Développement de la microscopie en direct pour la modélisation des maladies rétiniennes

Mon projet de doctorat a été consacré à la conception et à l'application de techniques de microscopie optique non invasives, tridimensionnelles, sans marquage et en direct pour la modélisation des maladies rétiniennes à haute résolution. Aux frontières de la physique, de l'ingénierie et de la biologie, la principale question qui a motivé mon travail était de caractériser la santé de cellules dans des tissus complexes, avec une perturbation externe minimale. En particulier, j'ai contribué au développement d'une nouvelle modalité d'imagerie appelée tomographie par cohérence optique plein champ dynamique (DFFOCT), avec une attention particulière pour les échantillons rétiniens. Dans les deux premiers chapitres de mon manuscrit, je placerai cette modalité dans le contexte d'autres technologies alternatives et je décrirai le module que j'ai co-développé. Pendant mon doctorat, j'ai travaillé sur la transformation des besoins des biologistes en matière d'observation, de contrôle et d'optimisation de leurs modèles expérimentaux en solutions optiques et techniques. Les expériences et l'analyse des données ont été principalement réalisées sur des échantillons de rétine, y compris des organoïdes sains et malades, et des explants animaux. Des études longitudinales et tridimensionnelles de modélisation de la maladie in vitro ont été réalisées, en particulier sur la dystrophie rétinienne et la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA), pour lesquelles je présenterai des résultats préliminaires dans le chapitre 2. Bien que très puissant pour étudier la dynamique cellulaire dans les tissus complexes, le DFFOCT était initialement limité aux échantillons épais, ce qui empêchait son utilisation sur des cultures cellulaires en 2D. J'ai également contribué au développement d'une autre configuration optique qui permet d'imager des cellules à proximité de lamelles de verre. En utilisant un design auto-référencé, il est devenu possible d'imager des cultures cellulaires en 2D. J'ai contribué à la réalisation de la nouvelle installation et j'ai effectué une partie des expériences de preuve de concept sur des fibroblastes humains. De plus, cette modalité a été utilisée pour établir un nouveau pipeline de discrimination cellulaire en 2D, dont les premiers résultats sont présentés dans le troisième chapitre de ce manuscrit. Puisque le DFFOCT capture les mouvements intracellulaires pour quantifier l'activité cellulaire locale, nous nous sommes demandé si nous pouvions détecter des changements physiologiques par le biais d'un changement d'activité. En travaillant sur des échantillons de rétine, nous avons essayé de détecter la réponse DFFOCT à la photo-stimulation sur des organoïdes rétiniens naturels et génétiquement modifiés, ainsi que sur des explants rétiniens.Les résultats n'ont pas encore abouti à une conclusion claire, comme nous le verrons dans le chapitre 4. Cependant, le sujet est toujours étudié au sein du groupe, car d'autres membres de l'équipe tentent d'extraire des informations significatives des ensembles de données analysés. Comme dernière étape de mon projet de doctorat, j'ai construit un nouveau setup optique : un OCT à domaine spectral (SDOCT) à coupler au DFFOCT et au microscope, décrit dans le dernier chapitre de la thèse. Le but est d'ajouter une vue macroscopique perpendiculaire à basse résolution au système existant, afin d'avoir un balayage rapide de l'échantillon entier avant de passer à l'analyse à haute résolution avec le DFFOCT. Cela nous permettrait de cibler le domaine du dépistage à haut débit, étant donné que le balayage volumétrique DFFOCT, qui prend du temps, serait remplacé par une imagerie OCT hybride SD + FF. En outre, grâce à l'algorithme dynamique, il est possible de récupérer des informations métaboliques au niveau macroscopique, comme pour le FFOCT. Les applications futures du système impliquent l'automatisation du processus d'acquisition et, éventuellement, la détection de la réponse à la photo-stimulation.