Soutenance de thèse de Marc CHAMMAS

Soutenance de thèse de Marc CHAMMAS, doctorant dans le groupe Biophotonique du LCF, le mercredi 27 septembre 2023 à 9h00 dans l'Auditorium de l'Institut d'Optique Graduate School de Palaiseau (et en visio-conférence), sur le thème : " Imagerie Optique Speckle du Débit Sanguin Cérébral : Développements pour l'Imagerie en Temps-réel en Contexte clinique et préclinique. "

Résumé : " L'imagerie du contraste speckle (LSCI) est une technique à haute résolution largement utilisée en préclinique pour cartographier le débit sanguin à la surface des tissus dans des vaisseaux de l’ordre de 10 µm de diamètre. L'approche multi-exposition (MESI) améliore la quantification du débit, en particulier en présence de diffuseurs statiques (i.e. peau, os). L’imagerie MESI possède de nombreux atouts: c’est une technique sans contact avec le tissu, sans traceur et portable au lit du patient. Cependant, sa mise en œuvre nécessite une instrumentation relativement complexe et surtout une post-analyse lourde en temps de calcul, puisqu’elle est basée sur l’ajustement pixel par pixel d’un modèle non-linéaire reliant le contraste speckle au temps de décorrélation des diffuseurs. Ces limites ont jusqu’ici empêché son emploi en clinique.

Dans ce contexte, nous avons évalué deux nouvelles approches instrumentales et méthodologiques pour lever ces verrous. Dans un premier temps, l’acquisition de données MESI en exposition synthétique a été mise en œuvre et comparée à l'exposition modulée classiquement utilisée en MESI, in vitro sur un modèle microfluidique représentatif de la microvascularisation murine, et in vivo sur un modèle murin. Dans un second temps, l’utilisation de réseaux neuronaux convolutifs a été évaluée comme alternative à l'ajustement non-linéaire pour l'extraction des cartes de débit sanguin en temps quasi-réel. Le réseau de neurones a montré sa capacité à prédire les variations relatives de débit sanguin. Le système MESI optimisé a ensuite été utilisé pour étudier les variations du débit sanguin de la branche de l'artère cérébrale moyenne (MCA) qui irrigue le cortex somatosensoriel en réponse à la stimulation des vibrisses dans un modèle murin d'obésité. L'étude de souris obèses montre l'impact de l'obésité sur la régulation du débit sanguin cérébral et propose des pistes de correction de l’alimentation par équilibrage du rapport ω-3/ω-6 des acides gras polyinsaturés. Des pistes d’améliorations tant instrumentales que méthodologiques seront discutées, notamment en termes de quantification du débit sanguin. Les développements apportés à la technique MESI au cours de cette thèse ouvrent la voie à l’étude des changements relatifs du débit sanguin au niveau microvasculaire avec une durée d’analyse compatible avec les applications cliniques. "