Description

Le cancer du col de l’utérus demeure un problème de santé majeur, notamment en raison de la difficulté à le détecter de manière précoce et fiable.
La procédure conventionnelle de détection des lésions précancéreuses repose sur la colposcopie, qui utilise un colposcope (microscope binoculaire à faible grossissement) permettant la visualisation directe de la surface du col utérin après application de colorants tels que l’acide acétique et le lugol. Les zones présentant des colorations anormales sont ensuite biopsiées afin de confirmer, par analyse histologique, la présence éventuelle de lésions précancéreuses. Cependant, la colposcopie conventionnelle présente des limites importantes en termes de sensibilité, de spécificité et de reproductibilité.
Cette thèse vise à exploiter l’imagerie polarimétrique de Mueller multispectrale appliquée à la colposcopie afin d’identifier des biomarqueurs optiques pertinents et robustes, capables de caractériser in vivo la microstructure du tissu cervical et de détecter efficacement les lésions précancéreuses. Dans ce contexte, un colposcope polarimétrique de Mueller multispectral a été conçu et développé au LPICM pour l’exploration in vivo du col de l'utérus.

Le projet doctoral comprend plusieurs volets :
• Optimisation instrumentale du colposcope polarimétrique de Mueller pour un usage clinique, spécifiquement pour l’application envisagée, en garantissant la stabilité, la répétabilité et la robustesse des mesures.
• Acquisition d’images in vivo sur environ 200 patientes, avec standardisation du protocole et localisation précise des zones biopsiées, afin d’assurer une correspondance fiable entre les signatures polarimétriques et les analyses histologiques.
• Analyse polarimétrique et modélisation, incluant la reconstruction des matrices de Mueller et l’extraction de plusieurs paramètres polarimétriques à explorer, ainsi que le développement d’un modèle intégrant les principes physiques et biologiques de l’interaction lumière–tissu. L’objectif est d’identifier les paramètres polarimétriques les plus pertinents afin d’orienter le développement futur de méthodes d’analyse automatisée au sein de l’équipe, incluant des approches d’apprentissage profond, pour la classification des tissus et la détection des zones pathologiques.
• Définition des biomarqueurs polarimétriques les plus pertinents, présentant une signification physique claire, une corrélation robuste avec l’histologie, une excellente répétabilité et un fort pouvoir discriminant pour détecter et classifier les lésions précancéreuses selon leur sévérité.

La thèse fournira un ensemble structuré de biomarqueurs polarimétriques ainsi qu’un modèle physique de référence, prêts pour une validation clinique ultérieure, ouvrant ainsi la voie à l’intégration de la polarimétrie de Mueller comme outil complémentaire à la colposcopie conventionnelle pour une détection précoce efficace des lésions précancéreuses du col de l’utérus.

Compétences requises

Le candidat retenu est un médecin gynécologue, disposant d’une solide expérience clinique en colposcopie et dans la prise en charge des patientes présentant des lésions précancéreuses du col de l’utérus. Pour mener à bien cette thèse, le candidat doit également posséder ou être capable de développer des compétences complémentaires en sciences physiques et en analyse quantitative, notamment : -Compréhension des principes fondamentaux de l’optique et de l’imagerie polarimétrique, en particulier la polarimétrie de Mueller. -Capacité à interpréter des mesures instrumentales complexes et à relier les observations cliniques aux paramètres physiques et microstructuraux du tissu cervical. -Compétences de base en analyse de données, statistiques et traitement d’images, afin de contribuer à l’identification de biomarqueurs robustes et pertinents. -Aptitude à collaborer au sein d’une équipe multidisciplinaire incluant physiciens, ingénieurs et autres doctorants, pour le développement et l’application de modèles physiques et biologiques. -Rigueur, autonomie et sens de l’organisation, pour gérer les acquisitions cliniques, les correspondances biopsie–image et le traitement des données dans le respect des protocoles éthiques. Le gynécologue pourra intégrer pleinement les aspects cliniques, physiques et analytiques du projet, tout en contribuant à l’orientation du développement futur d’outils d’analyse automatisée basés sur les biomarqueurs identifiés.

Bibliographie

[1] Mueller polarimetric imaging as a tool for detecting the effect of Non-Thermal Plasma treatment on the skin, Biomed. Opt. Express, 14(6), 2736-2755 (2023).
[2] Mueller polarimetric maging for fast macroscopic mapping of microscopic collagen matrix remodeling by smooth muscle cells, Scientific Reports 11, 5901 (2021).
[3] Depolarization imaging for fast and non-invasive monitoring of cervical microstructure remodeling in vivo during pregnancy, Scientific Reports, 12, 12321 (2022).
[4] Mueller polarimetric imaging for cervical intraepithelial neoplasia detection, Polarized Light in Biomedical Imaging and Sensing. Springer, Cham. doi: 10.1007/978-3-031-04741-1_6 (2023).

Mots clés

Polarimétrie de Mueller, Imagerie multispectrale, Colposcopie, Tissu cervical, Lésions précancéreuses, Caractérisation microstructurale