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Université du Québec
Institut National de la Recherche Scientifique
Centre Énergie, Matériaux et Télécommunications
IMAGERIE DE GÉNÉRATION DE SECONDE ET TROISIÈME
HARMONIQUES EN OPHTALMOLOGIE CORNÉENNE
Par
Louis JAY
Thèse présentée pour l’obtention du grade de
Philosophiae doctor (Ph.D.)
en sciences de l'énergie et des matériaux
Jury d’évaluation
Président du jury et José Azaña
examinateur interne INRS-ÉMT
Examinateur externe Guy Lamouche
Institut des matériaux industriels,
Conseil national de recherches Canada
Examinateur externe Paul Charette
Département de génie électrique,
Université de Sherbrooke
Directeur de recherche Pr. Tsuneyuki OZAKI
INRS-ÉMT
Codirectrice de recherche Pr. Isabelle BRUNETTE
Département d'ophthalmologie,
Université de Montréal
©Droits réservés de Louis Jay, 2012

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REMERCIEMENTS
Le travail présenté dans cette thèse a été effectué entre les instituions INRS-ÉMT et le
laboratoire de biophotonique de l’Hôpital Maisonneuve-Rosemont. Je tiens tout d’abord à
remercier sincèrement Tsuneyuki Ozaki de m’avoir accueilli facilement depuis la France et
donner les moyens de travailler sur ce doctorat dont le sujet autant physique que médical fut
passionnant. Merci pour ta sagesse, ta disponibilité et ton écoute. Merci aussi à ma co-directrice
de doctorat Isabelle Brunette pour son aide scientifique en ophtalmologie, sa rigueur et sa bonne
humeur.
Je remercie le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), les
Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC) et le Fonds de recherche du Québec - Santé
(FRQS) pour leur soutien financier.
Je souhaite également remercier les membres du jury pour juger ce travail. Merci à José Azaña
d’avoir accepté de présider ce jury et à Guy Lamouche et Paul Charrette pour avoir accepté
d’être les examinateurs externes.
À l’INRS je remercie les professeurs François Vidal et François Légaré pour leurs discussions
sur certains résultats. Sur les questions de mécanique, je remercie Claude Sirois qui a réalisé
plusieurs pièces opto-mécaniques pour ce projet et Guy Lebrun pour ses conseils en électronique.
À l’HMR, je remercie particulièrement kanwarpal Singh avec qui j’ai travaillé sur
l’automatisation du microscope. Je remercie également Arnaud Brocas pour les premières
expériences et l’aide à la mise en place de notre laboratoire à l’HMR. Je remercie également les
personnes suivantes avec qui j’ai travaillé : Luis Alvarez Ferré, Anca Marian, Predrag Corluka,
Caroline Dion, Santiago Costantino. Merci également à tout le personnel du département
d’ophtalmologie de l’hôpital Maisonneuve-Rosemont. Je remercie aussi Stéphanie Proulx,
dynamique et passionnée, du Laboratoire d'Organogénèse Expérimentale (LOEX) avec qui j’ai
eu plaisir à travailler sur le projet d’imagerie de cornée reconstruite par génie tissulaire.
Un gros merci aussi à l’administration de l’INRS et en particulier à Hélène Sabourin.
Enfin, merci à Google et Wikipedia sans lesquels, nous ne pourrions pas faire grand-chose !

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RÉSUMÉ
Le présent document rapporte le travail de recherche effectué à l'INRS-EMT et l'Hôpital
Maisonneuve-Rosemont concernant l'imagerie par génération de seconde et de troisième
harmonique de la cornée.
L'imagerie par génération de seconde harmonique a déjà été appliquée pour l'observation de la
cornée pour révéler le stroma. L'imagerie par génération de seconde harmonique est tout à fait
adaptée à l'observation de cette couche cornéenne car elle bénéficie des avantages de la
microscopie non linéaire et s'avère particulièrement utile pour révéler le réseau complexe de
collagène stromal. Cependant, l'imagerie des autres couches cornéennes nécessite un autre signal
que celui de la seconde harmonique.
L'objectif de cette thèse est de montrer la pertinence de l'utilisation de l'imagerie par génération
de troisième harmonique pour l'observation de la cornée native, reconstruite (génie tissulaire) et
opérée (coupe intrastromale lamellaire comme dans le cadre du LAser in-Situ Keratomileusis).
Ainsi cette thèse présente successivement : le tissu cornéen ; les imageries cornéennes
actuellement utilisées cliniquement et leurs limites ; la théorie de la microscopie de génération de
seconde et troisième harmonique ; le montage expérimental depuis la source laser femtoseconde
jusqu'à l'informatique dédiée et enfin les résultats d'imagerie sur ces trois types d'échantillons
cornéens.
Ce travail fait la démonstration que l'imagerie de génération de troisième harmonique est
pertinente comme imagerie complémentaire de l'imagerie de génération de seconde harmonique :
comme cette dernière elle est non invasive, c'est une microscopie non linéaire utilisant des lasers
femtoseconde communs à la chirurgie réfractive, elle complète adéquatement l'observation que
permet l'imagerie de génération de seconde harmonique du stroma et enfin elle apporte une
information que ni les imageries cliniques ni la microscopie de fluorescence deux photons
peuvent apporter. Cette combinaison des deux imageries de génération d'harmoniques est donc
pertinente pour l'imagerie ophtalmique de la cornée.