Pôle d'imagerie Biomédicale de l'E.S.P.C.I


Le contexte

Les laboratoires de recherches de l’ESPCI s’affirment comme « leaders » au meilleur niveau de la compétition internationale dans les domaines de la chimie (avec une forte composante « matière » molle), de la physique et de la biologie. Parmi les thèmes émergeants, l’ESPCI a su trouver des approches originales, voire uniques, dans les domaines de l’imagerie biomédicale.

Le Conseil Scientifique du Maire de Paris a fortement encouragé cette thématique lors de la présentation que Monsieur Jacques Prost, Directeur de l’ESPCI, a faite sur les activités de recherche de l’Ecole.

Les recherches des différents laboratoires impliqués sur ces sujets nécessitent des équipements propres qui ont fait l’objet de demandes ciblées au budget 2005 présenté à la Ville. Cependant pour réaliser des économies d’échelle et appuyer une thématique où la concurrence internationale est très sévère (priorité affichée aux USA, au Japon…) il nous est apparu que quelques outils expérimentaux peuvent facilement être fédérés sous forme de plate-forme ouvertes à plusieurs laboratoires.

C’est dans cet esprit que nous avons fondé ce pôle d’imagerie biomédicale. Ce pôle est ouvert et réunit les activités de plusieurs  équipes de l’ESPCI. Des actions sont en cours pour l’étendre aux laboratoires de la montagne Ste Geneviève et à certains partenaires de Paristech.

Les équipes de recherche

Le pôle d’imagerie biomédicale de l’ESPCI de l’ESPCI travaillera  de plus en collaboration avec l’équipe d’imagerie par résonance magnétique multi-échelle (J.-P. Korb et P. levitz) de l’école polytechnique et l’équipe nutrition de l’Institut national d’agronomie (INAPG).

Les thèmes de recherche

Les « images » d’organes ou de tissus biologiques qui sont obtenus par les différentes techniques mises au point à l’ESPCI porte une information (contraste) lié à différents phénomènes physiques : par exemple, le groupe de Mathias Fink tire profit des propriétés visco-élastiques locales des tumeurs, celui de Jacques Lewiner de marqueurs spécifiques très faiblement radioactifs, celui de Claude Boccara de la réponse spectrale (couleur) ou de la texture des tissus, celui de Serge Charpak de marqueurs fluorescents pour imager la microvascularisation cérébrale et l’activité neuronale, etc … Ces ensembles d’approches en imagerie biomédicale permettent d’acquérir une connaissance multi-échelle plus précise des mécanismes du monde du vivant.

Equipe d'imagerie biomédicale optique

L’équipe d’imagerie biomédicale du laboratoire d’optique a mis au point  plusieurs techniques innovantes d’imagerie, telles que la tomographie à très haute résolution ou encore l’imagerie acousto-optique.


Représentation 3D d’un œil de têtard à partir de 300 images en coupes distantes de 1 µm (volume : 360 µm x 200 µm)

Equipe d'imagerie et de thérapie ultrasonore

Cette équipe a proposée une nouvelle technique d’imagerie d’élasticité du corps humain basée sur une palpation à distance et localisée des organes par ultrasons. Cette technique permet d’avoir accès sur un échographe ultrarapide (5000 images.s-1) à une imagerie rhéologique temps réel et in vivo des organes.


Image in vivo d’élasticité (Module d’Young) d’un carcinome du sein superposée à l’image échographique du sein (40mm x 40mm). Image obtenue par une technique de palpation à distance par ultrasons.

Equipe d'imagerie par résonance magnétique multi-échelle (Ecole Polytechnique)

L’équipe de J.-P. Korb et P. Levitz collabore avec le pôle d’imagerie biomédicale de l’ESPCI dans le cadre de l’imagerie par résonance magnétique multi-échelle. L’intérêt médical est évident comme le montre ces images 3D IRM d’os humain.


Image IRM 3D in vitro d’os humain. l’architecture morphologique et topologique de l’os apporte des connaissances pour le diagnostic de l’osteoporose (b).


Equipe nanosondes pour l'imagerie médicale

Pour identifier des mécanismes cellulaires et moléculaires dans des cellules vivantes des approches complémentaires à celle développées par la génétique moléculaire, la génomique et la protéomique doivent continuer à être développée. Pour répondre à ce besoin, une équipe avec des compétences pluridisciplinaires a été mis en place pour synthétiser de nouvelles sondes optiques à base de quantum dots (QD), les coupler à des marqueurs organiques ou inorganiques présentant des propriétés particulières et à des macromolécules, puis les introduire et les visualiser dans des cellules vivantes et de quantifier leur dynamique et leurs interactions.

Equipe d'imagerie du laboratoire de Neurophysiologie

Cette équipe a mis au point un microscope à deux photons permettant l’analyse de l’activité intracellulaires, in vivo (Charpak et al, 1999, 2001). Deux appareils ont été construit, un localisé à l’Institut Curie (Paris) et l'autre à l'ESPCI. Une imagerie fonctionnelle de fluorescence (exogène ou endogène) invasive dans les couches cérébrales profondes du petit animal (résolution micrométrique jusqu'à ~ 1 millimètre de profondeur) a ainsi pu être développée.


Image In vivo TPEF d’une cellule mitrale du bulbe olfactif du rat. Image 2D projetée à partir d’un empilement 3D. Profondeur : 100-400 mm. Echelle : 50 mm.


Contacts

Mickael Tanter (Responsable) 
Laboratoire Ondes et Acoustique
michael.tanter@espci.fr
Tel : 01 40 79 51 67
 
Benoit Forget (Adjoint)
Laboratoire Optique Physique
benoit.forget@espci.fr
Tel : 01 40 79 45 90