Une technologie d’imagerie innovante peut mesurer la température en 2D

Une nouvelle technique d’imagerie, développée par les équipes des professeurs Jinyang Liang et Fiorenzo Vetrone à l’Institut national de la recherche scientifique (INRS), permet de mesurer la température en 2D, sans contact, et en un clin d’œil. Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans la revue Communication Nature. Cette détection précise de la température en temps réel pourrait un jour améliorer la thérapie photothermique et aider au diagnostic précoce des cancers de la peau.

Cette technologie, connue sous le nom de thermométrie d’imagerie à durée de vie par photoluminescence monocoup (SPLIT), est basée sur la luminescence de nanoparticules dopées avec des ions de terres rares. “Ils sont considérés comme des nanothermomètres car leurs propriétés luminescentes changent avec la température de l’environnement. Ils sont également biocompatibles”, explique le professeur Vetrone, pionnier dans ce domaine d’étude.

Au lieu d’imager la luminescence point par point, ce qui prend du temps, SPLIT utilise une nouvelle caméra ultra-rapide pour suivre la vitesse à laquelle la luminescence se désintègre de ces nanoparticules dans chaque point spatial. “Notre caméra est différente d’une caméra commune, où chaque clic donne une image : notre caméra fonctionne en capturant toutes les images d’un événement dynamique en un seul instantané. Ensuite, nous les reconstruisons, une par une”, explique Xianglei Liu, doctorant. à l’INRS et auteur principal de cet article.

La température peut alors être détectée en vérifiant à quelle vitesse la lumière émise s’estompe. Comme il est en temps réel, SPLIT peut suivre le phénomène au fur et à mesure qu’il se produit. Pour la première fois, il permet la thermométrie de luminescence en utilisant la durée de vie de la nanoparticule avec un échantillon en mouvement. “Par rapport aux techniques de thermométrie existantes, SPLIT est plus rapide et a une résolution plus élevée. Cela permet une détection de température plus précise avec une solution à la fois avancée et économique”, ajoute le professeur Liang, expert en imagerie ultra-rapide.

Applications de santé

Les professeurs Liang et Vetrone pensent que la technologie SPLIT pourrait, entre autres, augmenter la capacité de détecter et de traiter les cancers de la peau. À l’heure actuelle, la capacité de détecter mélanomes, et plus particulièrement les micro-mélanomes, est encore limitée. Les approches diagnostiques existantes sont limitées par leur caractère invasif, leur résolution et leur précision, ce qui conduit à un grand nombre de biopsies inutiles.

La thermométrie optique pourrait ainsi être utilisée pour détecter les cellules cancéreuses, dont le métabolisme rapide conduit à une température plus élevée que celle des tissus normaux, les rendant plus visibles avec SPLIT.

Pour détecter le mélanome, les cliniques peuvent utiliser une caméra thermique, mais la résolution est faible. « SPLIT marque une étape importante dans le développement technique. Avec une haute résolution, la technologie pourrait être utilisée pour localiser avec précision la taupe cancéreuse », explique le professeur Liang.

Au-delà de la détection, cette technologie pourrait également être utilisée pour surveiller la dose lumineuse lors de certains types de traitement. Par exemple, la thérapie photothermique attaque les cellules cancéreuses par la chaleur générée par l’exposition à la lumière proche infrarouge. “Nous voulons éradiquer le cancer, mais pas les tissus environnants, donc si la température est trop élevée, le traitement pourrait être diminué ou arrêté pendant un certain temps. Si elle est trop basse, nous pouvons augmenter la lumière pour obtenir la bonne dose”, dit Vetrone.

En 2020, la Société canadienne du cancer estimait que 8 000 Canadiens avaient reçu un diagnostic de cette seule forme de cancer.

La source:

Institut national de la recherche scientifique – INRS

Référence de la revue :

Liu, X., et al. (2021) Thermométrie de durée de vie de luminescence à conversion ascendante rapide à champ large rendue possible par une imagerie ultra-rapide compressée en une seule prise. Communication Nature. doi.org/10.1038/s41467-021-26701-1.

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