Sujet de Thèse
Caractérisation de la modification des propriétés optiques de la peau au cours de la carcinogenèse pour la détermination de marqueurs bio-optiques du diagnostic différentiel des carcinomes cutanés à l'aide de méthodes de spectro-imagerie multimodalités.
Dates :
2024/10/01 - 2027/09/30
Encadrant(s) :
Description :
Le projet de recherche "SpectroLive" conduit dans l'équipe du CRAN depuis 2013, et en collaboration avec le CHR Metz-Thionville a été marqué par le développement (et le brevet) d'un dispositif médical innovant de spectroscopie optique tissulaire (2013-2016), suivi de l'acquisition de données transcriptomiques (jeu de données mis en ligne et article publié), histologiques (lames et diagnostics), et spectroscopiques (jeu de données mis en ligne) dans le cadre d'un essai clinique réalisé sur 140 patients porteurs de carcinomes cutanés (2016-2021). Les travaux actuellement en cours (2021-2024) concernent l'exploitation de la base de données spectroscopiques originale ainsi générée et plus particulièrement la mise au point d'algorithmes d'apprentissage automatique pour la classification supervisée multi-classes (y compris stratégies de fusion de décision) afin d'apporter au chirurgien une aide au diagnostic en temps réel.
Le sujet de thèse proposé s'inscrit dans la continuité de ces travaux en explorant une stratégie complémentaire d'exploitation et de traitement de ce jeu de données spectroscopiques multidimensionnelles (résolutions spatiale et spectrale, spectres de reflectance diffuse RD et d'autofluorescence AF à plusieurs excitations). L'objectif est d'en extraire des informations concernant les propriétés optiques des différentes couches cutanées associées à différents types de lésions e.g. keratoses actiniques, carcinomes baso- et spino-cellulaires.
Cet objectif sera atteint d'une part, en exploitant le jeu de lames histologiques réalisées au cours de l'essai clinique (~200) afin de (i) quantifier les épaisseurs des couches cutanées d'intérêt (utiles comme base de connaissances a priori pour la modélisation) et (ii) réaliser une mesure expérimentale des coefficients optiques (absorption, diffusion voire fluorescence) de ces couches grâce notamment au banc optique à double sphères intégrantes de la plateforme PhotoVivo du CRAN.
D'autre part, l'ensemble de ces paramètres servira pour le développement et la mise au point d'un nouvel algorithme de modélisation expérimentale, i.e. d'estimation des propriétés optiques, à partir du jeu de spectres acquis in vivo. Cet axe comprend l'optimisation du modèle de simulation de la propagation des photons existant (en y intégrant la fluorescence) et la résolution du problème inverse visant à extraire de façon robuste les valeurs des coefficients optiques d'intérêt.
Le sujet de thèse proposé s'inscrit dans la continuité de ces travaux en explorant une stratégie complémentaire d'exploitation et de traitement de ce jeu de données spectroscopiques multidimensionnelles (résolutions spatiale et spectrale, spectres de reflectance diffuse RD et d'autofluorescence AF à plusieurs excitations). L'objectif est d'en extraire des informations concernant les propriétés optiques des différentes couches cutanées associées à différents types de lésions e.g. keratoses actiniques, carcinomes baso- et spino-cellulaires.
Cet objectif sera atteint d'une part, en exploitant le jeu de lames histologiques réalisées au cours de l'essai clinique (~200) afin de (i) quantifier les épaisseurs des couches cutanées d'intérêt (utiles comme base de connaissances a priori pour la modélisation) et (ii) réaliser une mesure expérimentale des coefficients optiques (absorption, diffusion voire fluorescence) de ces couches grâce notamment au banc optique à double sphères intégrantes de la plateforme PhotoVivo du CRAN.
D'autre part, l'ensemble de ces paramètres servira pour le développement et la mise au point d'un nouvel algorithme de modélisation expérimentale, i.e. d'estimation des propriétés optiques, à partir du jeu de spectres acquis in vivo. Cet axe comprend l'optimisation du modèle de simulation de la propagation des photons existant (en y intégrant la fluorescence) et la résolution du problème inverse visant à extraire de façon robuste les valeurs des coefficients optiques d'intérêt.
Mots clés :
Cancer, peau, optique tissulaire, modélisation, interactions lumière-tissus, instrumentation
Conditions :
Durée : 3 ans
Employeur : UL
Lieu : CRAN site Campus Brabois Santé - Faculté de Médecine
Rémunération : contrat doctoral
Profil attendu : expérience en programmation Matlab et/ou Python, compétences en expérimentation optique, connaissances en interactions lumière-tissus biologiques
Employeur : UL
Lieu : CRAN site Campus Brabois Santé - Faculté de Médecine
Rémunération : contrat doctoral
Profil attendu : expérience en programmation Matlab et/ou Python, compétences en expérimentation optique, connaissances en interactions lumière-tissus biologiques
Département(s) :
Biologie, Signaux et Systèmes en Cancérologie et Neurosciences |
Financement :
Contrat doctoral ou co-financement région demandé pour 2024-2027
Publications :