H/F Endoscopie multiphotonique résolue en polarisation utilisant des fibres optiques micro-structurées

Sujet de thèse :
Le projet de thèse vise à développer un nouveau type d’endoscope multiphotonique permettant de réaliser des mesures d’orientations moléculaires dans des échantillons variées. Cet endoscope utilisera une fibre optique micro-structurée torsadée qui a la propriété de conserver les états de polarisations circulaires de la lumière lors de sa propagation dans la fibre, et ceci quelque-soit sa courbure [1]. Une polarisation linéaire quelconque incidente dans la fibre se décompose alors sur les polarisations circulaires droite et gauche et sort linéaire de la fibre. Il devient alors possible d’interroger un échantillon avec différents états de polarisation linéaires et d’en déduire des paramètres d’ordre moléculaire comme l’orientation moyenne et la déviation à cette orientation. Afin de réaliser ces mesures polarimétriques en chaque point d’un échantillon, cette fibre sera intégrée dans un scanner piezo-électrique miniature lui-même insérée dans une tête optique distale endoscopique de 2 mm de diamètre et permettant de réaliser des images multiphotoniques (fluorescence à 2Photon, génération d’harmonique -SHG) sur un champ de 400 µm à la cadence de 10 images/s et avec des résolutions latérales et axiales microniques [2]. La tête endoscopique pourra être insérée dans les tissus ou tenue manuellement pour interroger localement les échantillons. En réalisant séquentiellement des images pour chaque état de polarisation linéaire incidente il sera possible d’obtenir des images d’orientation moléculaire en fluorescence ou en SHG à la cadence de quelques images/s. Nous démontrerons l’intérêt de l’instrument réalisé pour l’étude de l’orientation de filaments d’actine (2photon) et du collagène (SHG) dans les tissus.
Contexte :
Ce projet sera mené en collaboration avec la Friedrich-Alexander Université (FAU) de Erlangen (DE) dans le cadre du projet ANR/DFG PolarEndo (2026)
Le programme de travail se concentrera sur 3 objectifs :
1- Caractériser les propriétés de maintien de polarisation des fibres torsadées réalisées par FAU
2- Mettre en œuvre une expérience de preuve de principe démontrant l’imagerie multiphotonique (2Photon, SHG, CARS) résolue en polarisation
3- Intégrer cette fibre dans un scanner résonant et réaliser un endoscope flexible capable de réveler l’ordre moléculaire dans des échantillons biologiques.