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Axe : NanoBioSciences Applications biomédicales + http://www.lesia.obspm.fr/-OEil-.html Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique (LESIA) 5 place Janssen, 92190 Meudon + http://www.lesia.obspm.fr Responsable d’équipe : Marie Glanc [email protected] Membres permanents de l’équipe : Marie Blavier [email protected] Gérard Rousset [email protected] _________________________________________________________________________ Activité scientifique de l’équipe : L’équipe Applications Biomédicales travaille sur la conception et la réalisation d’instruments en microscopie pour l’imagerie tissulaire et cellulaire de la rétine à haute résolution. Les systèmes d’imagerie développés sont basés sur les techniques d’optique adaptative et de tomographie par cohérence optique (OCT) plein champ. L’optique adaptative permet de restaurer une résolution latérale micrométrique sur les images de la rétine en corrigeant les fronts d’onde. Pour cela, la précision sur la maîtrise des fronts d’onde doit être d’au moins un dixième de longueur d’onde, soit de l’ordre de quelques dizaines de nanomètres. L’OCT permet d’obtenir une résolution micrométrique en profondeur. Recherche(s) et résultat(s) obtenu(s) : Conception, réalisation, tests et exploitation d’un instrument d’imagerie de la rétine humaine in vivo par optique adaptative (« instrument 2D ») Image par OA des photorécepteurs de la rétine in vivo, LESIA Cet instrument a été installé par notre équipe au Centre d’Investigations Cliniques de l’Hôpital des Quinze-Vingts et a fait partie intégrante d’un protocole clinique validé par le CPP. Grâce à l’utilisation de l’optique adaptative, des images de la rétine in vivo à l’échelle cellulaire ont été réalisées sur sujets et patients, ce qui est fondamental pour effectuer des diagnostics précoces de maladies de la rétine. Les images de photorécepteurs corrigées par optique adaptative ont été les premières réalisées en Europe (dès 2001). Des images de cellules sanguines dans les capillaires de la rétine ont également été réalisées, ouvrant la voie à des études fonctionnelles de la micro-circulation. Développement en cours d’un instrument d’imagerie tridimensionnelle à haute résolution de la rétine (« instrument 3D ») Ce banc couple les techniques d’optique adaptative et de tomographie par cohérence optique (OCT) plein champ. L’ajout à l’optique adaptative, qui fournit la résolution latérale sur les images, d’une technique interférométrique permet d’obtenir en sus la haute résolution en profondeur (i.e. élaboration d’un microscope 3D in vivo in situ non invasif). Des images ex vivo de rétines, mais également d’autres tissus biologiques comme le cervelet, ont été obtenues à l’échelle cellulaire au stade actuel. Images par OCT dans une rétine de porc explantée à deux profondeurs différentes, LESIA Programme de recherche : La détection précoce de pathologies rétiniennes, leur suivi, le développement de molécules thérapeutiques, réclament une exploration in situ et in vivo du tissu rétinien à l’échelle cellulaire. Or les instruments classiques d’imagerie souffrent de la très mauvaise qualité optique du segment antérieur (cornée, cristallin) de l’œil, ainsi que des mouvements globaux de l’œil lors de l’examen ophtalmologique. L’œil présente donc des aberrations qui fluctuent temporellement. L’optique adaptative, technique optoélectronique temps réel de redressement des fronts d’onde, développée initialement pour l’astronomie, est à ce jour la seule technique capable de restaurer la résolution nécessaire pour visualiser les cellules de la rétine (gain d’un facteur 10 à 100). Notre équipe a été fondée pour, entre autres, transférer l’optique adaptative dans le domaine biomédical. Ainsi, depuis 1998, le LESIA s’est investi dans le projet ŒIL qui vise à la réalisation d’instruments d’imagerie de la rétine à haute résolution in vivo et in situ. Ces instruments sont conçus au LESIA suivant un cahier des charges discutés avec les partenaires médicaux (médecins de l’Hôpital des Quinze-Vingts et chercheurs de l’Institut de la Vision). Une fois réalisés au LESIA, testés et validés, ils doivent être transportés en milieu hospitalier afin d’apporter de nouveaux moyens d’investigation non invasifs des tissus (imagerie fonctionnelle par exemple) ainsi que des outils de diagnostic précoce innovants pour différentes pathologies rétiniennes (telles que la dégénérescence maculaire liée à l’âge, DMLA, ou le glaucome). Un premier instrument d’optique adaptative a été réalisé avec succès, fournissant des images 2D de la rétine à l’échelle cellulaire et permettant à l’équipe d’acquérir une solide expérience dans le domaine de l’imagerie de la rétine ex et in vivo. Le travail de recherche actuel de l’équipe porte sur le développement de l’instrument 3D décrit ci-dessus. Des images de tissus biologiques ont été obtenues sur des coupes ex vivo. L’instrument est en cours de tests afin d’en mesurer les performances et de comparer ces dernières avec les développements internationaux dans le même domaine. Références : Molodij Guillaume, Ribak Erez N., Glanc Marie, Chenegros G. Enhancing retinal images by extracting structural information. Optics Communications, 2014, vol. 313, pp. 321-328 Blanco Léonardo, Mugnier Laurent, Glanc Marie. Myopic deconvolution of adaptive optics retina images. In BIOS, SPIE Photonics West, Biomedical Spectroscopy Microscopy and Imaging, 22-27 janvier 2011, San Francisco. Proceedings of the SPIE, 2011, vol. 7904. Emica Bruno, Meimon S., Conan Jean-Marc, Fusco Thierry, Glanc Marie. Impact of uneven pupil irradiance on Hartmann Shack measurements. Proceedings of the SPIE, 2011, vol. 7885, p. 35. Adding the third dimension on adaptive optics retina imager thanks to full-field optical coherence tomography, M. Blavier, L. Blanco, M. Glanc, et al. BIOS, SPIE Photonics West, Ophthalmic technologies, session Adaptive and isotropic ophthalmic imaging, San Jose, 2429 janvier 2009 First adaptive optics images with the upgraded quinze-vingts hospital retinal imager, M. Glanc, L. Blanco, L. Vabre, F. Lacombe, P. Puget, G. Rousset, G. Chenegros, L. Mugnier, M. Pâques, J.-F. Le Gargasson, A. J. Sahel, Adaptive Optics : Analysis and Methods, OSA, 2007. Conference date : June 18-20, 2007, Vancouver (Canada) 3D phase diversity : a myopic deconvolution method for short-exposure images. Application to retinal imaging, G. Chenegros, L. M. Mugnier, F. Lacombe, M. Glanc, J. Opt. Soc. Am. A, 24(5):1349-1357, May 2007 Study of the dynamic aberrations of the human tear film, S. Gruppetta, F. Lacombe, and P. Puget, Opt. Express 13, 7631-7636 (2005) Towards wide-field retinal imaging with adaptive optics, M. Glanc, E. Gendron, F. Lacombe, D. Lafaille, J.-F. Le Gargasson, P. Léna, Optics Communications (2004), 225-238 Retinal imaging with adaptive optics, J.-F. Le Gargasson, M. Glanc, P. Léna, C. R. Académie des Sciences, Paris (2001), t. 2, série IV, 1131-1138
