Sujet de Postdoc
Titre :
Méthodes multimodales de spectro-imagerie et d'apprentissage automatique pour la caractérisation bio-optique de tissus biologiques dans les gammes UV-Visible-NIR-FIR-THz : applications au diagnostic in vivo des carcinomes cutanés humaine et des calculs rénaux
Dates :
2024/02/01 - 2025/01/31
Description :
Le présent travail de recherche postdoctorale s'inscrit dans le cadre d'un projet collaboratif entre des chercheurs du Laboratoire
International Georgia Tech-CNRS de Metz (France) et du CRAN de l'Université de Lorraine à Nancy (France) ayant des expertises
complémentaires dans les domaines de Spectroscopie et imagerie térahertz dans le domaine temporel et caractérisation non
invasive de matériaux par méthodes optiques, caractérisation des propriétés optiques des tissus biologiques et photodiagnostic in
vivo, approches expérimentales multimodales et/ou multispectrales et/ou multiéchelles, modélisation des interactions lumière-
matière et traitement de données multidimensionnelles et analyse.

L'équipe du CRAN est parmi les leaders internationaux pour mener des activités de recherche fondamentale et translationnelle sur
les méthodes de spectro-imagerie multimodale pour la caractérisation des propriétés optiques des tissus biologiques appliquées au
photodiagnostic in vivo et au guidage chirurgical. L'objectif est de fournir aux cliniciens des outils de « biopsie optique »
peropératoires non invasifs permettant un guidage thérapeutique amélioré et personnalisé améliorant ainsi la détection et la
gestion des tissus pathologiques. Nos principales cibles d'applications cliniques sont principalement les plaies chroniques cutanées
et les cancers, et plus récemment les calculs urinaires. Plus précisément, notre équipe possède une forte expertise dans :
- le développement, la validation métrologique et expérimentale d'instruments d'imagerie de spectro-imagerie de réflectance
diffuse et de fluorescence dans le domaine spectral UV-Vis-NIR, sur fantômes et sur tissus ex vivo et in vivo ;
- la modélisation physique, mathématique et numérique des interactions lumière-tissus incluant la résolution de problèmes
inverses complexes et l'estimation des propriétés optiques des tissus ;
- le traitement de données multidimensionnelles visant l'extraction/sélection de caractéristiques spectrales discriminantes afin de
réaliser une classification multi-catégories (machine learning) ;
- la validation des méthodes et outils développés dans le cadre d'essais précliniques et cliniques en urologie et dermatologie.

L'équipe est actuellement impliquée dans plusieurs projets de recherche collaboratifs nationaux et internationaux ainsi que dans
des essais cliniques en collaboration avec le CHR Metz-Thionville (service de chirurgie plastique) et le CHRU Nancy (services de
gériatrie et d'urologie).
Notre plateforme PhotoVivo est la seule en France regroupant des dispositifs de pointe tels que (non exhaustif) : Tomographie
confocale par cohérence optique en champ linéaire, Spectroscopie de réflectance diffuse et d'autofluorescence résolue
spatialement, dispositif à base de sphère double intégratrice. pour la caractérisation des propriétés optiques spectrales des tissus,
les systèmes d'imagerie hyperspectrale de paillasse et cliniquement compatibles.
Le groupe Photonique et Térahertz de Georgia Tech-CNRS exploite la spectroscopie dans le domaine temporel THz (THz-TDS) pour
des applications en évaluation et tests non destructifs. Il a étudié un large éventail de matériaux et de systèmes, notamment les
matériaux composites, les revêtements, les oxydes métalliques et les oeuvres d'art. La plateforme expérimentale est composée de
deux systèmes THz-TDS, de portiques pour l'imagerie par transmission et réflexion et de modules soumettant les échantillons à des
contraintes thermiques et mécaniques. Le groupe possède une expérience significative dans l'application et le développement de
techniques de traitement du signal et de l'image qui augmentent la résolution des mesures. Concernant le travail postdoctoral
proposé, les ondes THz connaissent une bonne pénétration dans les tissus biologiques secs et ont ainsi le potentiel de révéler des
informations souterraines lors de l'imagerie de calculs cutanés ou rénaux.
Mots clés :
Optique tissulaire, cancer de la peau, calculs urinaires, spectroscopie et imagerie optiques,
Conditions :
Durée : 12 mois (+ éventuellement 6 mois supplémentaires, sous réserve de disponibilité de financement)
Salaire net : ~2200¬/mois
Financement : LUE Lorraine Université d'Excellence
Connaissances et compétences requises pour postuler :
- Diplôme de doctorat en physique appliquée ou en génie biomédical ou en génie optique/électrique avec une expérience en optique
biomédicale (interactions lumière-tissus, optique tissulaire, biophotonique) et en intelligence artificielle (Machine Learning)
- Forte expérience en instrumentation et en programmation (ex. Matlab, C/C++ ou Python)
- Très bon niveau en anglais (parlé et écrit)
- Autonome et créatif
- Motivé par le développement de solutions innovantes pour le domaine de l'ingénierie de la santé et de l'optique médicale
- Capable de gérer un projet collaboratif réunissant différents partenaires scientifiques et cliniques

Principaux objectifs du travail de recherche postdoctoral
Le stagiaire postdoctoral réalisera des expérimentations sur les tissus cutanés et sur les calculs rénaux, pour deux applications
cliniques liées respectivement au diagnostic du cancer de la peau et à la caractérisation des calculs urinaires.
L'ensemble de données multidimensionnelles généré sera exploité via une analyse basée sur le Machine Learning, éventuellement
complétée par une modélisation de l'interaction lumière-tissu. Le post-doctorant devra proposer et mettre en oeuvre des solutions
algorithmiques de traitement d'images et de données spectroscopique.
Le post-doctorant sera impliqué dans l'encadrement d'étudiants en Master et éventuellement d'un doctorant.
Département(s) : 
Biologie, Signaux et Systèmes en Cancérologie et Neurosciences
Financement :
LUE Lorraine Université d'Excellence