Thèse en cours

Etude du couplage neurovasculaire rétinien par optique adaptative analogique et numérique
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Auteur / Autrice : Pierre Senee
Direction : Serge Meimon
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Physique
Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ondes et Matière
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ONERA/DOTA - Département Optique et Techniques Associées
référent : Faculté des sciences d'Orsay

Résumé

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La rétine de l'œil est le seul réseau neurovasculaire profond accessible optiquement. A ce titre, il ouvre une fenêtre pour comprendre comment les réseaux neuronaux et vasculaires interagissent, dans l'œil mais aussi dans le cerveau ! En effet, le cerveau et la rétine partagent de nombreuses caractéristiques et mécanismes, tels que le couplage neurovasculaire (NVC), une réponse corporelle par laquelle l'apport d'oxygène et de nutriments est ajusté à l'activité neuronale via la régulation du flux sanguin. L'altération de la NVC dans le cerveau peut conduire à plusieurs pathologies, dont l'accident vasculaire cérébral ischémique (AVC), la maladie d'Alzheimer (MA) et le déficit cognitif induit par l'hypertension, concernant près de 20 % de la population mondiale. Notre compréhension du CNV dans la rétine (construite principalement sur des études animales, comme celle de Newmann sur des singes) est qu'il s'agit d'un phénomène à plusieurs échelles : • La sensibilité à la stimulation neurale est un phénomène très localisé (ce qui signifie que l'évaluation de la NVC à proximité des lésions focales est nécessaire pour prédire et suivre l'évolution de la maladie), nécessitant une stimulation spatialement sélective ; • La réponse vasculaire peut se produire à grande échelle, avec des modifications du flux sanguin au niveau des vaisseaux moyens à gros, parfois à plusieurs degrés de la stimulation. Ce programme de doctorat poursuivra deux objectifs principaux : - Dans un premier temps, l'étudiant finalisera deux instruments existants et les utilisera pour démontrer une imagerie NVC précise (dans le cadre d'ANR EyeWin) : l'imageur vasculaire (un instrument innovant spécifiquement conçu pour imager les vaisseaux rétiniens dans un large champ de vision) et CLOVIS (un système unique de photocoagulation assistée par optique adaptative qui est actuellement adapté à l'imagerie NVC spatialement sélective). Côté hardware, cette partie du projet est plus clinique que technologique, les instruments ayant déjà passé la validation fonctionnelle. Côté logiciel, l'étudiant concevra des traitements de données spécifiques, basés sur des algorithmes de flux optique et de segmentation pour déterminer avec précision le calibre des vaisseaux (et sa variation au cours du cycle cardiaque) ainsi que le flux absolu de globules rouges. Notre ambition est de produire des résultats CNV originaux, à une résolution spatiale sans précédent. - Cependant, ces modalités d'imagerie incohérentes sont complexes et limitées en vitesse. Une alternative consiste à utiliser une modalité d'imagerie cohérente (donnant un rapport signal sur bruit optimal), telle que l'holographie numérique, avec une correction d'aberration numérique (optique adaptative computationnelle). Ce concept a été récemment proposé et utilisé dans la rétine : par exemple, le groupe d'Atlan a démontré une imagerie du flux sanguin multiKHz dans un large champ de vision en utilisant l'holographie Doppler avec AO computationnelle. Cependant, les implémentations actuelles sont encore loin d'être limitées par la diffraction, ce qui entrave la capacité de compter les globules rouges individuels. Dans un deuxième temps, l'étudiant amènera cette modalité d'imagerie à sa performance ultime, et l'appliquera à l'imagerie NVC dans la rétine.