Imagerie multimodale assistée par champ électrique pulsé

Discipline

Electronique des hautes fréquences, optoélectronique et photonique

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Bioélectromagnétisme, Optique non linéaire, Microspectroscopie M-CARS, Génération de supercontinuum, Commutation optoélectronique, Générateur à onde gelée

Mots-clés

Dispositifs optoélectroniques - Innovation,

Spectroscopie Raman,

Générateurs de puissance à impulsions,

Impulsions picosecondes,

Imagerie en biologie

La stimulation des cellules biologiques et des tissus par des impulsions électriques courtes de haute tension induit une modification de la perméabilité de la membrane cellulaire et autorise le passage de divers éléments chimiques et/ou biologiques dans les cellules.Ces effets de perméabilisation membranaire dépendent de la forme et de la durée de l’impulsion mais aussi de son contenu spectral. Récemment, l’application d’impulsions électriques picosecondes a montré un fort potentiel pour des applications biomédicales du fait qu’elles permettent de pénétrer plus profondément dans les cellules et d’affecter les noyaux et les organites du cytoplasme. Pour étudier les effets biologiques induits par ces impulsions, il est indispensable de développer de nouvelles technologies permettant d’engendrer des impulsions électriques courtes mais aussi de les synchroniser avec le système d’analyse. Dans ce contexte, le travail présenté dans cette thèse concerne le développement d’un système innovant électro/optique pompe/sonde synchronisé pour l’excitation et l’analyse d’échantillons biologiques. Ce système est basé sur un générateur à onde gelée qui permet l’émission d’impulsions picosecondes électriques de forte tension crête (2kV). Celles-ci sont synchronisées avec un système d’imagerie M-CARS «Multiplex Coherent Anti-Stokes Raman Scattering» de nouvelle génération, utilisant un supercontinuum de lumière infrarouge.Trois manières différentes de réaliser ce systèmes CARS sont démontrées avec trois milieux non linéaires différents. Des signatures de divers composés chimiques simples sont obtenues et une image d’objets microscopiques est réalisée suivant cinq modalités : image en lumière blanche, image M-CARS, image de second harmonique, image de fluorescence et image à non-linéarité Kerr.