Thèse soutenue

Développement de méthodes biophotoniques appliquées aux biofluides pour le diagnostic rapide et non-invasif du cancer

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Auteur / Autrice : Shawn Hussain
Direction : Dhruvananda Ganesh SockalingumAllison Jones
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Pharmacie
Date : Soutenance le 07/11/2019
Etablissement(s) : Reims en cotutelle avec University of Central Lancashire
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie, Chimie, Santé (Reims ; 2018-)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BioSpectroscopie Translationnelle
Jury : Président / Présidente : Ludovic Duponchel
Examinateurs / Examinatrices : Chris Sammon, Frédéric Velard, Kamalinder Singh
Rapporteur / Rapporteuse : Chris Sammon

Résumé

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La spectroscopie vibrationnelle englobe les techniques optiques spécifiques de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) et Raman (RS). Ces techniques sondent les vibrations moléculaires de l’échantillon lorsque la lumière interagit avec celui-ci, ce qui représente des ‘empreintes moléculaires’ de la composition chimique globale. Les deux techniques sont très prometteuses pour le diagnostic en santé, notamment dans le cadre des ‘biopsies liquides’, en particulier les biofluides. Cette étude a porté sur le développement des méthodologies bio-spectroscopiques pour l’analyse biochimique du sérum à visée diagnostic rapide et détection de pathologies. Le but était double. i) développer des méthodologies IRTF et RS pour étudier les variations pré-analytiques du sérum et ii) utiliser l’approche RS liquide couplée à une analyse chimiométrique pour évaluer le potentiel diagnostique sur des cas réels de données patients. Au-delà de la preuve–de-concept et des études sur les variations préanalytiques (qui n’ont montré aucun effet sur le profil spectral sérique) par la congélation/décongélation du sérum et le séchage en milieu ambiant, trois études diagnostiques ont été menées sur des sérums provenant de patients avec différentes pathologies : cirrhotiques avec ou sans un carcinome hépatocellulaire, différents stades de fibrose et différents stades de tumeurs cérébrales. Tout au long de cette thèse, une série de techniques spectroscopiques IRTF et Raman ont été développées/utilisées, telles que l’ATR-IRTF, HTS-IRTF (IRTF à haut débit), spectroscopie Raman sur sérums humains séchés et liquides. Des approches chimiométriques avancées ont été utilisées telles que PCA, HCA, PLS-DA, LDA avancé, SVM-LOOCV avec fonction de base radiale et classifieurs Random Forest, avec pour but de développer un classificateur robuste de diagnostique d’une pathologie. Dans toutes les études de diagnostic, les résultats ont montré une capacité diagnostique modérée à bonne. Ces travaux démontrent que la spectroscopie vibrationnelle associée à des méthodes chimiométriques avancées peut constituer une approche complémentaire pour le diagnostic clinique, tels que les zones de soins.