Une technique d'imagerie innovante pour la nanothermométrie optique dynamique

Une nouvelle technique d'imagerie, développée par les équipes des professeurs Jinyang Liang et Fiorenzo Vetrone de l'Institut National de la Recherche Scientifique (INRS), permet de mesurer la température en 2D, sans contact. 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. « Ces nanoparticules sont considérées comme des nanothermomètres car leurs propriétés luminescentes changent avec la température de l'environnement. Ils sont également biocompatibles », a déclaré le professeur Vetrone.

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 de ces nanoparticules se désintègre en chaque point spatial. La température peut alors être détectée en vérifiant la vitesse à laquelle la lumière émise s'estompe. Puisqu'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 par 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 plus précise de la température avec une solution à la fois avancée et économique », a déclaré le professeur Liang.

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. A l'heure actuelle, la capacité de détection des mélanomes, et plus particulièrement des micro-mélanomes, est encore limitée. Les approches de diagnostic existantes sont limitées par leur caractère invasif, leur résolution et leur précision, ce qui entraîne 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 », a déclaré le professeur Liang.

Au-delà de la détection, cette technologie pourrait également être utilisée pour surveiller la dose de lumière 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 faible, nous pourrions augmenter la lumière pour obtenir la bonne dose », a déclaré Vetrone.