Développement de la microscopie multimodale pour les maladies microcristallines

Contexte et enjeu scientifiques La microscopie a révolutionné les sciences du vivant en permettant l'étude des processus biologiques dans les organismes vivants de manière non invasive. En particulier, la microscopie de molécule unique résolue en polarisation permet d'effectuer une imagerie optique structurelle et fonctionnelle à l'échelle nanométrique [1], tandis que la microscopie de phase quantitative (QPM) permet un suivi sans marquage du métabolisme des cellules en culture en fournissant leur masse sèche. Par ailleurs, la microscopie polarimétrique permet de mesurer quantitativement les dimensions des cristaux biréfringents. Récemment, l'équipe Imagerie Singulière a développé un imageur de phase polarimétrique quantitatif de phase mono-coup, fournissant tous ces modes de contraste dans une unique image de caméra [2]. Cet instrument apparaît comme particulièrement adapté pour étudier la maladie de la goutte, qui implique des cellules immunitaires phagocytant des cristaux biréfringents d'urate de sodium, ainsi qu'une réorganisation dynamique du cytosquelette d'actine. Approche originale proposée Dans ce projet, nous proposons de démontrer la capacité de notre nouvel instrument à développer des stratégies de traitement immunitaire de la goutte in vitro, en collaboration avec le Pr. Hang-Korng Ea, médecin expert des maladies microcristallines et responsable du laboratoire INSERM BIOSCAR. Le projet impliquera le développement d'outils spécifiques pour suivre : - la résorption des cristaux par les cellules immunitaire grâce à la microscopie polarimétrique quantitative, - le métabolisme des cellules immunitaires par microscopie de phase quantitative, - la réorganisation du cytoskelete d'actine par microscopie de localisation de molécules uniques résolue en polarisation. Description du travail Le travail de thèse consistera à : - Concevoir un protocole expérimental impliquant un nouveau système optique, - Réaliser du traitement avancé d'images, - Valider des mesures quantitatives de niveau métrologique, - Étudier l'influence de médicaments sur la dynamique d'entraînement des cellules immunitaires. La personne recrutée devra être motivée pour travailler en optique expérimentale et en programmation à l'interface avec des applications biomédicales. Un solide bagage théorique en physique des ondes est nécessaire, ainsi que des compétences de base en programmation (Python ou Matlab). Contacts Marc Guillon (marc.guillon@u-paris.fr) Hang-Korng Ea (hang-korng.ea@aphp.fr) Références [1] S. Brasselet et M. Alonso, Polarization microscopy: from ensemble structural imaging to single-molecule 3D orientation and localization microscopy, Optica 10(11), 1486 (2023) [2] B. Blochet, G. Lelu, M. Alonso et M. Guillon, Quantitative polarimetric wavefront imaging, Optica 12, 907-913 (2025) École doctorale : Physique en Ile de France Direction : MARC GUILLON Financement : Concours pour un contrat doctoral