Caractérisation des propriétés optiques des tissus biologiques

Département

BioSiS

Responsable scientifique

Marine Amouroux

Responsable technique

Clarice Perrin-Mozet

Localisation

[Brabois-Santé]

Type

Dispositif d'analyse

Description

La plateforme PhotoVivo est spécialisée en développement de méthodes optiques et rassemble 3 types d’équipements permettant :

- la caractérisation optique des tissus biologiques,

- l’irradiation de tissus biologiques par rayonnement,

- la caractérisation par des dispositifs médicaux.

Contexte et objectifs scientifiques

La plateforme PhotoVivo regroupe des dispositifs optiques destinés à la caractérisation optique de tissus biologiques in vivo ou d’échantillons biologiques ex vivo. Les activités de la plateforme PhotoVivo soutiennent les recherches du projet « Photodiagnostic » au sein du département BioSiS. La plateforme développe des équipements innovants ainsi que des méthodes de traitement du signal reposant sur l’intelligence artificielle (apprentissage automatique) afin d’analyser les données acquises et de mieux comprendre l’évolution des propriétés optiques des tissus biologiques au cours du développement des cancers (carcinogenèse).

La plateforme dispose de neuf instruments d’imagerie et de spectroscopie optiques, acquis auprès de fournisseurs ou développés et brevetés par le personnel de PhotoVivo. Ces instruments sont complémentaires tant par les méthodes optiques utilisées (fluorescence, réflectance, bioluminescence) que par les échelles spatiales auxquelles ils opèrent (surface observée, résolution spatiale). Certains de ces équipements étant très rares en France (un ou deux exemplaires seulement pour quatre des instruments présents sur la plateforme), ils complètent les dispositifs déjà disponibles sur d’autres plateformes scientifiques françaises.

La plateforme PhotoVivo propose cinq catégories de services :

• Prestations de service

Les prestations sont répertoriées dans un catalogue en ligne avec des tarifs auditables établis selon la méthodologie du CNRS. Les laboratoires et entreprises privées contactent l’équipe via l’adresse indiquée sur le site internet afin de définir leurs besoins et d’établir, le cas échéant, une collaboration.

• Mise à disposition d’équipements

Après signature d’une convention de prêt précisant la durée, le coût et les objectifs scientifiques du projet, l’équipe assure la formation des utilisateurs et le suivi de l’utilisation des équipements jusqu’à leur restitution.

• Recherche et développement

L’équipe intervient dans deux types de projets :

• Développement d’équipements innovants : conception, réalisation et caractérisation de nouveaux dispositifs.

• Exploitation scientifique d’équipements existants pour l’acquisition de données nécessaires à la réalisation d’objectifs de recherche.

• Enseignement

La directrice scientifique de la plateforme est responsable de l’unité d’enseignement UE841 du Master « Ingénierie de la Santé » (Faculté de Médecine de Nancy). Cette unité comprend 32 heures de travaux pratiques réparties entre la plateforme PTIBC1 (8 heures) et PhotoVivo (24 heures). Depuis 2022, les deux plateformes accueillent chaque année 12 étudiants afin de les former au fonctionnement des équipements scientifiques et à la caractérisation optique multi-échelle d’échantillons biologiques.

• Diffusion des connaissances

L’équipe participe activement aux initiatives de Science Ouverte. Marine Amouroux est membre du réseau des ambassadeurs Science Ouverte de l’Université de Lorraine. Trois jeux de données acquis sur la plateforme ont été publiés en libre accès sur l’entrepôt national de données de recherche. Des logiciels protégés sont actuellement en cours de publication. Une règle de citation de la plateforme et de ses financeurs est intégrée aux remerciements des publications utilisant ses équipements.

Réseaux, partenariats et rayonnement :

Au cours des cinq dernières années, la plateforme a participé à plusieurs projets financés par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), des réseaux scientifiques internationaux (Laser Applications in Life Sciences, projet franco-letton Osmosis), le Cancéropôle Est, la Ligue contre le Cancer ainsi que trois Contrats de Plan État-Région (IT2MP, R-IRM et Alliage).

PhotoVivo est membre de quatre réseaux de plateformes :

• MAT-PULSE (Université de Lorraine) ;

• Infra+ (Université de Lorraine) ;

• Operando (réseau national du programme PEPR LUMA) ;

• France Life Imaging.

Entre 2021 et 2025, la plateforme a été citée dans les remerciements de :

• 14 publications dans des revues internationales ;

• 15 actes de conférences internationales disposant d’un DOI ;

• 3 jeux de données publiés sur l’entrepôt national de données de recherche ;

• 2 brevets ;

• 1 logiciel dont le code est enregistré auprès de l’Agence pour la Protection des Programmes (APP).

Tous les deux ans, un audit qualité est réalisé par des auditeurs externes à la plateforme appartenant au réseau des auditeurs internes de l’Université de Lorraine afin de vérifier le système de management de la qualité et de renouveler le label Infra+.

Descriptif technique

La plateforme PhotoVivo propose six dispositifs d’imagerie optique :

• Imagerie optique par LC-OCT (Line-field Confocal Optical Coherence Tomography) : L’équipement deepLive fourni par Damae Medical est présent sur seulement deux plateformes scientifiques en France : le Laboratoire d’Optique et Biosciences et la plateforme PhotoVivo du CRAN. Il permet l’acquisition d’images tridimensionnelles avec une résolution spatiale de 1,2 µm sur un volume de tissu biologique de 500 (profondeur) × 500 × 1 200 µm³.

• Imagerie optique à trois canaux par fluorescence et bioluminescence : L’équipement Pearl Trilogy fourni par LICORbio permet l’acquisition simultanée d’une image de bioluminescence et de deux images de fluorescence, l’une excitée à 700 nm et l’autre à 800 nm.

• Imagerie hyperspectrale :

• Caméra hyperspectrale haute résolution (LS150+, IMEC) : acquisition d’images haute résolution (capteur de 7 mégapixels) où chaque pixel est associé à un spectre de réflectance optique dans la bande spectrale 470–900 nm (pas de 5 nm).

• Caméra hyperspectrale grand champ (Tivita, Diaspective Vision) : acquisition d’images hyperspectrales dans la bande 500–1000 nm avec calcul en temps réel de rapports d’intensité lumineuse fournissant notamment des informations sur l’oxygénation des tissus biologiques.

• Microscope hyperspectral (CytoViva) : acquisition d’images microscopiques associées à des spectres de fluorescence et de réflectance dans la bande spectrale 450–800 nm.

• Microscopie confocale par réflectance : Le Vivascope 1500/3000 permet l’acquisition d’images d’un même objet biologique à différentes échelles, allant de l’image dermoscopique à l’image de résolution cellulaire, grâce à différents compromis entre champ observé et résolution spatiale.

Trois instruments de spectroscopie sont disponibles, dont deux développés par le personnel de la plateforme :

• Dispositif de spectroscopie par fibre optique : Ce dispositif permet l’acquisition in vivo ou ex vivo (en environ 10 secondes) de cinq spectres de fluorescence (à l’aide de cinq sources d’excitation dans la bande 365–415 nm) ainsi que d’un spectre de réflectance diffuse (à l’aide d’une lampe blanche) sensible aux absorbeurs et diffuseurs présents dans les tissus.

• Banc optique à double sphère intégrante : Associé à un laser supercontinuum, ce système permet la mesure des coefficients optiques (absorption, diffusion, anisotropie) d’échantillons biologiques ex vivo dans la bande spectrale 400–850 nm. Un seul autre équipement de ce type est disponible en France, à l’Institut d’Optique Graduate School.

• Spectroradiomètre à double monochromateur : L’équipement IDR300 (Bentham) mesure l’irradiance spectrale de sources lumineuses entre 200 et 2 000 nm. Il permet notamment l’évaluation du risque photobiologique des dispositifs développés ou utilisés sur la plateforme conformément à la norme NF EN 62471

Financements

Microscopie hyperspectrale (société CytoViva) — CPER R IRM — 170k€

Imagerie hyperspectrale Tivita (société Diaspective Vision) — CPER IT2MP Ligue contre le Cancer

Imagerie tricanaux par fluorescence et bioluminescence Pearl Trilogy (société LicorBIO) — CPER IT2MP Ligue contre le Cancer

Microscope confocal de réflectance 1500/3000 (société Vivascope) — CPER IT2MP Ligue contre le Cancer

Spectroscopie optique fibrée SpectroLive (société SD Innovation) — CPER IT2MP Ligue contre le Cancer

Caméra hyperspectrale LS150+ (société IMEC) — CPER IT2MP Ligue contre le Cancer

Laser supercontinuum FIU15 (société NKT Photonics) — CPER IT2MP Ligue contre le Cancer

Stages, thèses et post-doc

Adja Dieng (2026), Alexis Klein (2026), Samuel Caboubassy Dit Batia (2026)

Marie Camonin (2024-2027)

Soumyajyoty Mallick (2024-2026)

Projets

Infrastructure Nationale France Life Imaging, Réseau national Lumière-Matière PEPR LUMA, réseaux européens Osmose et réseau franco-letton, réseaux internationaux LALS et Laser Applications in Life Sciences, projets financés par le PEPR LUMA (ANR), Programme Hubert Curien franco-letton, CNRS, société Braindex, ANR (PRCE), Région Grand Est, Chaire de Biotechnologie CentralSupelec-LGPM, CEA (Grenoble)

Brevets et valorisation

Oui

US10895501 (B2) 2021,

WO2017198575 (A1) 2017.

Non

Politique qualité

Oui

Clarice Perrin-Mozet

Public admis

Étudiants (utilisation en pédagogie) : TP Orion, stages et projets

Chercheurs de laboratoires du site lorrain (UL et unité lorraine d'ONR) : collaboration, prestation ou mise à disposition

Chercheurs de laboratoires hors site lorrain : collaboration, prestation ou mise à disposition

Entreprises : prestation ou mise à disposition

Autre catégorie (précisez) : Membres du réseaux PEPR LUMA

Règlement financier et facturation

La facturation s'établit selon des tarifs auditables après la réalisation d'un devis précédé ou non d'une étude de faisabilité.