De la lumière pour mieux voir l’œil

Les systèmes d’imagerie médicale utilisant la lumière visible sont un domaine de recherche actif car non invasif pour le patient. À l’Institut Fresnel, une équipe de chercheurs développe une technique d’analyse de la cornée pour améliorer le diagnostic des pathologies de cette partie de l’œil.

La cornée, partie antérieure de l’œil en forme de calotte asphérique, se doit d’être totalement transparente. Si cela paraît évident, ce n’est pas toujours le cas. Certaines personnes sont malheureusement atteintes de pathologies de la cornée qui diminuent sa transparence, la plus fréquente étant l’œdème : la cornée se gonfle d’eau et la vue des patients atteints diminue grandement.

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Schéma de l’oeil et ce qui le compose

À l’heure actuelle, les médecins ophtalmologistes n’ont pas de moyen pour prévenir et quantifier la diminution de la transparence de la cornée. Et c’est pour pallier à ce manque que l’équipe DIMABIO (pour DIffusion en Milieu Aléatoire et BIOlogique) de l’Institut Fresnel cherche à développer une technique de diagnostic et d’imagerie de la cornée avec de la lumière « normale ». « On revient de plus en plus à de la lumière naturelle car elle n’est pas invasive, » explique Gaëlle Georges, enseignante-chercheuse à l’École Centrale Marseille et membre de l’équipe DIMABIO, « c’est comme un retour en arrière, après avoir beaucoup utilisé les rayons X et autres rayons assez nocifs pour l’humain. » Ne plus transformer la lumière, apprendre à la dompter à l’état naturel, c’est le défi de son équipe de recherche.


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Schéma de la diffusion de la lumière

« On travaille particulièrement sur la diffusion de la lumière, » raconte la chercheuse, « c’est à dire, ce qui fait que l’on voit. » La diffusion de la lumière c’est le principe selon lequel la lumière frappe une surface, puis est renvoyée dans toutes les directions en particulier jusqu’à notre œil. Pour diagnostiquer le degré de transparence de la cornée, Gaëlle Georges envoie de la lumière rouge sur le tissu, puis récupère à l’aide d’un capteur la lumière rétrodiffusée. D’un point de vue physique, la perte de transparence de la cornée se traduit par une augmentation de la diffusion. On peut donc, avec cette technique, quantifier de manière précise le degré de transparence de la cornée pathologique. Cette mesure est par ailleurs associée à un système d’imagerie développé spécifiquement pour le projet. L’appareil fournit une image en 3D de la microstructure de la cornée, permettant la corrélation entre modification de la microstructure cornéenne, pathologie et diffusion de la lumière. « L’idée c’est de donner au médecin le moyen de quantifier avec la plus grande exactitude la transparence de la cornée, afin qu’il améliore son diagnostic, » explique la physicienne.

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Pour l’instant, Gaëlle Georges travaille sur des tissus humains ex vivo. « Il nous faudra encore quelques années avant de passer aux essais sur l’homme, mais cela viendra sans faute, » s’encourage-t-elle. Pour cela, l’équipe DIMABIO travaille d’ores et déjà de concert avec le service d’ophtalmologie de l’hôpital de la Timone à Marseille, qui attend avec impatience que les physiciens viennent illuminer la vie de ses patients.

 

Renaud Levantidis

De l’or et de la lumière contre le cancer

Une nouvelle méthode de traitement du cancer est à l’étude à l’Institut Fresnel à Marseille. La thérapie photo-thermale devrait révolutionner la médecine dans les prochaines années, permettant de détruire les cellules cancéreuses avec précision sans effet nocif pour le reste du corps.

« La lumière, c’est notre outil de prédilection, » explique Guillaume Baffou, chargé de recherche au CNRS à l’Institut Fresnel à Marseille. Son travail quotidien est d’illuminer avec un faisceau laser des nano-particules d’or. Pourquoi ? « Parce que la physique du processus est à peine plus compliquée qu’une carrosserie de voiture en plein soleil, » répond le chercheur, « le métal chauffe quand il est illuminé, que ce soit celui d’une voiture ou des nano-particules d’or. » Les nanosources de chaleur ainsi obtenues sont de véritables mines…d’or pour le développement d’applications dans le domaine des nanosciences.

L’application la plus médiatisée découlant du chauffage de nano-particules d’or est la thérapie photo-thermale du cancer. L’idée date de 2003 et consiste à détruire des tumeurs grâce à de la lumière. Pour le moins révolutionnaire et audacieuse, « la technique nécessite des années de développement avant d’être viable, » explique Guillaume Baffou. Des nano-particules d’or doivent être intégrées à des cellules cancéreuses, puis un laser infra-rouge vient les éclairer pour les chauffer à 46 degrés. « Pas plus, sinon l’effet est nocif pour le corps, pas moins, sinon il n’y a pas d’effet, » note le chercheur, «  l’effet escompté étant évidemment la destruction des cellules cancéreuses. »

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Schéma de nanoparticules d’or chauffées au contact d’un cellule cancéreuse

Ce qui freine le développement du traitement, c’est justement la difficulté de mesurer la température des nanoparticules d’or et de les stabiliser à 46 degrés exactement. Depuis 4 ans, Guillaume Baffou travaille à la création d’un microscope thermique de haute précision utilisant un effet de mirage pour régler ce problème. « Quand un milieu chauffe, l’image se déforme, comme sur la route l’été, » explique le physicien, « car quand on chauffe un milieu, la lumière va plus vite. » La technique de microscopie thermique que Guillaume et son équipe développent permet de voir cette différence à l’échelle nanométrique, avec une précision de l’ordre du degré.

Du reste, l’or est un métal de prédilection pour la physique et la médecine, en plus de l’être pour les joailliers. « C’est le métal le moins toxique pour le corps et avec la meilleure réponse aux infra-rouges, » déclare le scientifique. Sans compter que l’on sait depuis plusieurs années greffer des protéines sur l’or, qui iront reconnaître les cellules cancéreuses. « Avec un peu d’imagination, le chauffage de nano-particules d’or peut aussi donner de nombreuses autres applications ! », s’enthousiasme Guillaume Baffou. En 2006, des scientifiques ont eu l’idée de déposer des molécules médicamenteuses à la surface de particules d’or, puis d’envoyer un laser à un endroit précis du corps, permettant la libération précise des principes actifs. Plus que jamais, la science prouve une fois de plus que tout ce qui nous entoure, comme un peu d’or savamment éclairé, pourra peut être un jour nous sauver.

Renaud Levantidis