PhotoVivo : Plateforme de caractérisation des tissus biologiques par méthodes de spectro-imagerie optiques multispectrales label free appliquées au diagnostic du cancer
Département : Biologie, Signaux et Systèmes en Cancérologie et Neuroscience
Responsable scientifique : Marine AMOUROUX
Responsables techniques : Marine AMOUROUX, Alain DELCONTE, Valérie JOUAN-HUREAUX, Clarice PERRIN-MOZET
Financement : État, ANR, Région Grand Est, Université de Lorraine, CNRS, FEDER et Ligue Contre le Cancer
Thèses associées 2016–2021 : Karima EL ALAOUI LASMAILI (2017) ; Prisca RAKOTOMANGA (2018) ; Héna PAQUOT (2019) ; Ilya YAKAVETS (2020) ; Michaël GRIES (2021) ; Maria BOROZDOVA, Victor COLAS, Sergey ZAYTSEV et Grégoire KHAIRALLAH, (en cours).
Post-doctorat : Marine AMOUROUX (2012–2017), Hang CHEN (2017–2019)

Objectif de la plateforme

La plateforme PhotoVivo regroupe les ressources techniques servant aux personnels du CRAN à développer des dispositifs médicaux innovants. Ces dispositifs permettent d’acquérir des signaux « bio-optiques » que les dispositifs actuellement sur le marché ne permettent pas d’acquérir. C’est la raison pour laquelle la plateforme regroupe 3 types de dispositifs :

— des dispositifs de paillasse (laser, puissance-mètre, etc.) pour la caractérisation métrologique des dispositifs médiaux que le CRAN développe,
— des dispositifs médicaux de référence qui servent dans les essais cliniques à démontrer l’innovation apportée par les dispositifs développés par le CRAN comparativement à l’existant,
— les dispositifs développés par le CRAN qui, pour certains, sont brevetés.

Objectifs scientifiques

Les équipements présents sur la plateforme PhotoVivo permettent d’explorer des problématiques scientifiques relevant de plusieurs disciplines : STIC, Biologie et Santé.

Problématiques scientifiques relevant des STIC

— modélisation théorique et expérimentale des interactions lumière - tissus biologiques ;
— recalage et mosaïquage 2D et 3D d’images ;
— classification multi-catégories de données multidimensionnelles ;
— cartographie quantitative multi-modalités des propriétés optiques ;
— résolution de problèmes inverses et estimation des propriétés optiques des tissus biologiques ;
— modélisation de la croissance tumorale, rétrocontrôle de l’excitation lumineuse et asservissement du photoblanchiment pendant un traitement photodynamique.

Problématiques relevant de la biologie et de la santé

— identification quantitative de biomarqueurs optiques de la carcinogenèse ;
— imagerie non-invasive par fluorescence d’organes, tissus et/ou corps entier chez le rongeur. Biodistribution tissulaire et sélectivité tumorale de nanoparticules /sondes fluorescentes ;
— aide au contourage chirurgical des carcinomes cutanés (délinéation tumorale) ;
— télédiagnostic des plaies cutanées.

Description

La plateforme PhotoVivo rassemble des équipements permettant :

— la caractérisation optique des tissus biologiques par spectroscopie et imagerie sur la bande spectrale « visible » (incluant le proche ultraviolet et le proche infrarouge) – spectroscopie et imagerie de réflectance et/ou de fluorescence (endogène ou exogène) ;
— l’irradiation de tissus biologiques par rayonnement non-ionisant notamment à des fins de thérapie photodynamique (longueur d’onde d’environ 652 nm) ou d’induction de cancers cutanés (longueur d‘onde d’environ 320 nm).

Afin de calibrer régulièrement ces équipements optiques, des dispositifs de mesures et de calibrage sont disponibles sur la plateforme : puissance-mètre, spectroradiomètre, lampes de calibrage, etc.

Dispositifs Médicaux

— Vidéo-dermoscope C-Cube, Pixience
— Vidéo-dermoscope Vexia, FotoFinder
— Laser Doppler TcPO2 PeriFlux 6000, Perimed
— Tomographe par Cohérence Optique 3D deepLive, Damae Medical

Instrumentations de référence et/ou de laboratoire

— Caméra multispectrale LS150+, IMEC
— Irradiateur UVA&B, Daavlin
— Mesureurs optiques : Puissancemètre 843-R et capteur 818-UV, Newport ; Spectroradiomètre Specbos 1211, Jeti ; Spectroradiomètre à double monochromateurs IDR300, Bentham
— FluorVivo 300, Indec Biosystem
— Macroscope Nikon AZ100, DSD Andor Techology
— Laser à diode (Ceralas, 652 nm, 2 W), Biolitec

Dispositifs développés au CRAN

— Spectroscopie tissulaire multimodalités SpectroLive (CRAN / SD-Innovation)
— Vidéo-reconstruction bimodale de plaies cutanées VRPC (CRAN / SD-Innovation)
— MEXICO-PDT : Modélisation EXpérimentale, Identification et COntrôle de la Thérapie Photodynamique. EP2737926B1 European Patent Office
— Banc de caractérisation spectroscopique de milieux diffusants incluant : Laser super-continuum Photonics Fianim FIU15, NKT Photonics ; Sphères intégrantes, Pro-Lite ; Spectrographe imageant iHr320, Jobin Yvon.

FIGURE 68 – Spectroradiomètre à double mono-chromateurs,
IDR300® Bentham®

FIGURE 69 – Imagerie LC-OCT 3D, deepLive, Damae Medical

FIGURE 70 – Caméra multispectrale LS150+, IMEC® FIGURE 71 – Dispositif IPAM (imagerie panoramique multimodalités), SD Innovation

FIGURE 72 – Dispositif VRPC (Vidéo-Reconstruction des Plaies Cutanées),
Brevet CRAN WO2017198575 (A1), collaboration SD Innovation
FIGURE 73 – Banc optique pour la caracétrisation des coefficients optiques de tissus biologiques avec Laser Supercontinuum Fianium FIU15, NKT Photonics® Sphères intégrantes, Labsphere®

FIGURE 74 – Dispositif SpectroLive®, spectroscopie optique
Brevet CRAN US10895503 (B2)

FIGURE 75 – C-Cube®, Pixience®