Développement d’un système de microscopie pour la détection en temps résolu de la fluorescence de complexes macromoléculaires mixtes gadolinium/terbium destinés à l’imagerie bimodale de l’atherothrombose

Developement of microscopy system for time-resolved fluorescence detection of gadolinium/terbium hybrid macromolecular complexes for bimodal imaging of atherothrombosis

• Auteur / Autrice : Trong Nghia Nguyen
• Direction : Jean-Michel Tualle, Eric Tinet, Frédéric Chaubet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 23/06/2014
• Etablissement(s) : Paris 13
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des lasers (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis) - Laboratoire de recherche vasculaire translationnelle (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Westbrook
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hong Nhung Tran, Florence Gazeau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie pour le diagnostic

Imagerie (technique)

Produits de contraste

Microscopie de fluorescence

Mots clés libres

Lanthanides

Résumé

Nous avons développé un microscope d’imagerie de fluorescence destiné à localiser,et à évaluer la concentration, d’un agent de contraste IRM macromoléculaire (P717) incluant du Gd, destiné à identifier les lésions athérosclérotiques. Comme l’agent de contraste n’est pas naturellement fluorescent, nous l’avons modifié en substituant des ions Tb aux ions Gd,ce qui ne modifie pas ses propriétés chimiques vis-à-vis de l’artère. Comme sa constante de temps est très supérieure à celle des autres sources de fluorescence, nous obtenons un bon rapport signal sur bruit, malgré une faible émission, par une technique de résolution temporelle.La source d’excitation, sur le microscope inversé, est une diode laser émettant à 371nm, le capteur est une caméra ICCD. Nous mesurons aussi le spectre de la fluorescence pour nous assurer que le signal provient réellement de l’agent étudié. Un microcontrôleur permet de gérer automatiquement la synchronisation de toutes les parties du système. Pour l’identification des tissus par un anatomo-pathologiste, nous prenons aussi une photo en« couleurs naturelles » en prenant successivement trois images aux trois couleurs fondamentales. Ensuite, notre logiciel assemble toutes les images en couleurs et en fluorescence.Les premières images que nous avons prises sur des artères de rat nous prouvent que l’agent de contraste est effectivement localisé dans des régions spécifiques. Nous disposons maintenant d’un outil nous permettant de comprendre l’attachement d’un agent de contraste IRM sur une artère et qui nous permettra d’optimiser cet agent.

We developed a fluorescence imaging microscope system intended for localizing and evaluating its concentration with in arteries slices of a macromolecular (P717) Gd-based MRIcontrast agent used for the visualization of atherosclerotic lesions. As the contrast agent is not initially fluorescent, we modified the agent which is now partially fitted with Tb ions, while preserving its chemical characteristics. A long fluorescence emission time constant enables usto have a suitable signal to noise ratio, despite a low intensity, using pulsed illumination and time gated imaging after the other sources of fluorescence have decayed.The excitation source, on top of the inverted microscope, is a laser diode emitting at 371nm. The fluorescence signal is imaged on an ICCD camera. The fluorescence spectrum is acquired too, to positively insure that the signal really comes from the intended contrast agent. A microcontroller synchronizes electrical gating of the ICCD camera, of the laser pulse and generally controls automatically all parts of the measurement process. For tissue identification, we acquire a “natural image” using the standard halogen lamp of themicroscope. This image is synthesized by the use of the combination of three successive images taken with the three fundamental colors. Then our software assembles the color and fluorescence images.First images of rat arteries show that the contrast agent is indeed localized on specific regions of the tissues. We now have a new tool which allows us to understand and optimize the MRI contrast agent.