Caractérisation par autofluorescence de tissus cérébraux tumoraux : mesures sur fantômes et modèle animal

Autofluorescence characterization of tumourous brain tissue : measurements on phantoms and rats

• Auteur / Autrice : Barbara Leh
• Direction : Rainer Siebert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 03/10/2011
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Modélisation et Instrumentation en Physique, Energie, Géosciences et Environnement (Orsay, Essonne ; 2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Imagerie et modélisation en neurobiologie et cancérologie (Orsay, Essonne ; 2006-2019)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Pierre Fontaine
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rainer Siebert, Marie-Pierre Fontaine, Walter Blondel, Geneviève Bourg-Heckly, Bertrand Devaux, Raphaël Sablong
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Walter Blondel, Geneviève Bourg-Heckly

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gliomes

Fluorescence induite par laser

Mots clés libres

Fluorescence endogène

Tumeur cérébrale

Glioblastome

Fantômes optiques

Simulation de propagation des photons

Profondeur de détection

Endogenous fluorescence

Brain tumour

Glioblastoma

Optical phantoms

Simulation program

Detection depth

Résumé

L'objectif de ce travail de thèse est de développer une sonde optique dédiée à aider le neurochirurgien à parfaire la résection des glioblastomes. Ce type de tumeurs est le plus fréquent et le plus agressif. Améliorer son exérèse permettrait d’augmenter la durée de survie moyenne du patient. Une exposé des tumeurs cérébrales et de leur prise en charge médicale introduit cette thèse. Le développement comporte trois volets. En premier lieu, le dispositif expérimental et la sonde utilisée fibrée sont caractérisés. Pour ce faire, des fantômes optiques calibrés aux géométries variées ont été conçus. Après validation, ils ont permis de définir la profondeur détectée en fonction de la variation de coefficients optiques.Deuxièmement, un programme de simulation Monte-Carlo a été développé et adapté au dispositif de mesures. Grâce aux mesures sur fantômes, ce programme a été validé. Cet outil permet un gain de temps considérable dans le processus de définition des propriétés de détection d'une sonde en fonction de sa géométrie.Enfin, dans le but d'identifier des indicateurs potentiels du tissu cérébral tumoral, une campagne de mesures sur modèle animal a été menée. Une étude spectroscopique approfondie a été effectuée sur des échantillons frais ex vivo. Plusieurs indices caractéristiques des tissus tumoraux ont été mis en évidence grâce à ce travail.

This work is dedicated to the development of an optical probe, which aims at helping the neurosurgeon during glioblastoma surgery. These brain tumours are the most frequent and aggressive ones. The quality of the tumour resection is crucial for the patients’ survival.As an introduction, the different types of brain tumours are described and the way they are taken in care is explained. The manuscript is divided into three parts. First, the experimental set-up and the home-made fibre-probe are characterized, thanks to optical calibrated phantoms. The depth of detection has been determined for several optical coefficients and phantom geometries.A dedicated Monte-Carlo simulation program has been developed. Based on phantom measurements, this program has been validated. The time-consuming process of fibre probe characterisation via phantoms can be replaced by the use of the program.At last, the identification of indicators of tumourous brain tissue is studied by means of an animal model. A spectroscopic study has been performed on fresh ex-vivo rat brain slices. Several tumourous indicators have been highlighted within this study.