Microscopie multiphotonique de protéines fibrillaires : application à l'étude de la fibrose hépatique - UFR SPM Sciences et Propriétés de la Matière
Thèse Année : 2010

Multiphoton microscopy of fibrilar proteins : application to the sudy of liver fibrosis

Microscopie multiphotonique de protéines fibrillaires : application à l'étude de la fibrose hépatique

Résumé

Optical imaging techniques based on non-linear wave-matter interaction effects are increasingly being applied in biology. In particular, multiphoton microscopy has the advantage of providing micrometric information with unequalled imaging depth in living tissue, while preventing phototoxic effects. In addition, the different sources of endogenous contrast in biological tissues make it possible to visualise, without labelling, the emission of two-photon excited fluorescence (TPEF), as well as the second harmonic generation (SHG) of non-centrosymmetric molecules in a medium with a non-centrosymmetric organisation, in particular fibrillar proteins such as certain collagens and myosin. The combination of these two endogenous contrasts has applications in fields such as embryology, neuroscience and cancerology. In this context, multiphoton microscopy appears to be a tool that is well suited to the study of fibrillar proteins present in biological tissues. In this manuscript, we first present the multiphoton microscopy technique, the two contrasts involved, and a tool based on the modulation of the polarisation of the exciting light for the characterisation of two fibrillar proteins, collagen and myosin. We also present a preliminary study of bovine skeletal muscle using multiphoton microscopy. Secondly, we use the specificity of SHG for collagen to develop a method for ‘quantifying’ the fibrillar collagen involved in human liver fibrosis. After a detailed analysis of our SHG scoring method, it is evaluated and compared with the usual methods for characterising the stages of fibrosis. This method, based on the use of low-NA objectives, could be used in SHG endoscopy, when virtual biopsies will be possible.
Les techniques d'imagerie optique basées sur des effets non linéaires d'interaction onde-matière sont de plus en plus appliquées en biologie. En particulier, la microscopie multiphotonique a l'avantage de fournir une information micrométrique avec une profondeur d'imagerie inégalée dans les tissus vivants, tout en les prévenant des effets phototoxiques. De plus, les différentes dources de contrastes endogènes des tissus biologiques permettent de visualiser, sans marquage, l'émission de la fluorescence excitée à deux photons (TPEF), ainsi que la génération de seconde harmonique (SHG) de molécules non centrosymétriques dans un milieu présentant une organisation non centrosymétrique, en particulier des protéines fibrillaires telles que certains collagènes et la myosine. La combinaison de ces deux contrastes endogènes permet des applications dans des domaines tels que l'embryologie, les neurosciences ou encore la cancérologie. Dans ce contexte, la microscopie multiphotonique apparaît comme un outil bien adapté à l'étude des protéines fibrillaires présentes dans les tissus biologiques. Dans ce manuscrit, nous présentons dans un premier temps la technique de microscopie multiphotonique, les deux contraste mis en jeu, ainsi qu'un outil reposant su la modulation de la polarisation de la lumière excitatrice pour la caractérisation de deux protéines fibrillaires, le collagène et la myosine. Nous présentons également une étude préliminaire du muscle squelettique bovin par microscopie multiphotonique. Dans un second temps, nous utilisons la spécificité de la SHG pour le collagène pour développer une méthode de "quantification" du collagène fibrillaire impliqué dans la fibrose du foie humain. Après une analyse détaillée de notre méthode de scoring SHG, elle est évaluée et comparée aux méthodes usuelles de caractérisation des stades de fibrose. Cette méthode, basée sur l'utilisation d'objectifs à faible NA, pourrait être utilisée en endoscopie SHG, quand les biopsies virtuelles seront possibles.
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Thomas Guilbert. Microscopie multiphotonique de protéines fibrillaires : application à l'étude de la fibrose hépatique. Physique [physics]. Université de Rennes 1, 2010. Français. ⟨NNT : 2010REN1S191⟩. ⟨tel-04690737⟩
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