Microscopie avancée et diagnostic de la lésion carieuse

Advanced microscopy and diagnostic of carious lesion

• Auteur / Autrice : Elodie Terrer
• Direction : Dominique Gillet, Ivan Panayotov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 21/09/2016
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Bioingénierie et Nanosciences (Montpellier)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Gillet, Ivan Panayotov, Paul Lambrechts, Delphine Tardivo, Hervé Tassery, Csilla Gergely, Bruno Foti, Youri Arntz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Paul Lambrechts, Delphine Tardivo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dentine

Carie dentaire

Spectroscopie de photoélectrons

Mots clés libres

Spectroscopie à un photon

Lésion carieuse

Seconde harmonique de la dentine

Spectroscopy

Carious lesion

Dentin second harmonic

Résumé

La maladie carieuse a pour conséquence la déminéralisation de l’émail et de la dentine et la dénaturation du collagène de la dentine. En combinant la microscopie et spectroscopie multiphotoniques, nous avons démontré que l’intensité de la fluorescence (2-Photon Excited Fluorescence = 2PEF) et de la seconde harmonique (Second Harmonic Generation = SHG) de la dentine sont fortement modifiées pendant le processus carieux et nous avons découvert que le ratio SHG/2PEF est un paramètre fiable pour suivre le processus carieux. À présent nous souhaitons évaluer la sensibilité de la méthode en déterminant les limites des signaux mesurés pour détecter les premiers stades de la lésion carieuse. Nous avons noté une modification des spectres 2PEF de l’émail (à partir d’ICDAS (International Caries Detection and Assessment System) 1) et une modification des spectres 2PEF et SHG de la dentine (à partir d’ICDAS 2) dès les premiers stades du processus carieux. Nous avons également l’intention d’étudier la modification de la structure de la dentine lors du processus carieux grâce à la variation du signal de la SHG ; et plus précisément la (ou les) causes du « shift » vers le rouge du spectre de 2PEF observé lors du processus carieux. L’objectif serait une future application de ces signaux optiques dans le diagnostic clinique cariologique.

Multiphoton microscopy and nonlinear spectroscopy is used to investigate caries process in dentin. Though a major calcified tissue of the teeth, the organic dentin phase comprises type I collagen fibers. Caries drive both dentin demineralization and collagen denaturation. Multiphoton microscopy is a powerful imaging technique because the biological materials are transparent to infrared frequencies and can be excited to penetration depths inaccessible to one photon confocal microscopy. The laser excitation greatly reduces photodamage to the sole focal region, and the signal to noise ratio is improved significantly. The method has been used to follow pathological processes involving collagen fibrosis or collagen destruction based on their 2-photon excited fluorescence (2PEF) emission and second harmonic generation (SHG). Combining multiphoton imaging with nonlinear spectroscopy we demonstrate that both 2PEF and SHG intensity of human dentin are strongly modified during tooth caries process and we discover that the ratio between SHG and 2PEF signals is a reliable parameter to follow dental caries. The ratio of the SHG/2PEF signals measured by nonlinear optical spectroscopy provides valuable information on caries process, specifically on the degradation of the organic matrix of dentin. The goal would be to bring these nonlinear optical signals to clinical application for caries diagnosis.