Il y a quelques années, Edoardo Charbon, professeur à l'EPFL et responsable du Laboratoire d'architecture quantique avancée, a dévoilé une nouvelle, caméra ultra-puissante appelée Swiss SPAD2. Son appareil a été le premier à pouvoir capturer et compter la plus petite forme de particule lumineuse :le photon. Il peut également générer des images 3D et calculer la profondeur de champ en mesurant le temps qu'il faut à un photon pour se rendre de la caméra à un objet.

Depuis, Charbon a peaufiné son invention encore plus loin. Il l'a envoyé à un collègue du Dartmouth College dans le New Hampshire afin qu'ils puissent travailler ensemble sur la technologie. En unissant leurs efforts, ils ont pu photographier, identifier et localiser les tumeurs dans les tissus humains.

Leur méthode consiste à projeter une lumière rouge sur une zone de tissu malade avec un laser tandis que la caméra prend simultanément une photo de la zone. "Le rouge est une couleur qui peut pénétrer profondément dans les tissus humains, " dit Charbon. Le tissu est également injecté avec un agent de contraste fluorescent qui ne se fixe qu'aux cellules tumorales.

Un délai inférieur à une nanoseconde

Lorsque les particules de lumière rouge atteignent une tumeur, ils se comportent légèrement différemment de lorsqu'ils traversent des tissus sains. Plus précisement, il leur faut plus de temps pour revenir au point d'où ils ont été envoyés. Et c'est ce différentiel de temps qui donne aux scientifiques les informations dont ils ont besoin pour reconstruire la tumeur. "Le délai est inférieur à une nanoseconde, mais il nous suffit de pouvoir générer une image 2D ou 3D, " dit Charbon. Grâce à cette approche, leur nouveau système peut identifier avec précision la forme d'une tumeur, y compris son épaisseur, et le localiser dans le corps d'un patient. Le décalage temporel est dû au fait que lorsque la lumière rouge entre en contact avec une tumeur, il perd une partie de son énergie. "Plus la lumière pénètre profondément dans une tumeur, plus il faudra de temps pour revenir. Cela nous permet de construire une image en trois dimensions, " dit Charbon. Jusqu'à présent, les scientifiques ont dû choisir entre identifier la profondeur d'une tumeur ou sa localisation. Mais avec cette nouvelle technologie, ils peuvent avoir les deux.

Aujourd'hui, les chirurgiens peuvent utiliser l'IRM pour localiser une tumeur, mais la tâche devient beaucoup plus difficile une fois qu'ils sont dans la salle d'opération. La technologie de Charbon vise à aider les chirurgiens dans la tâche délicate d'enlever une tumeur. "Les images générées par notre système leur permettront de s'assurer qu'ils ont retiré tous les tissus cancéreux et qu'il ne reste aucun petit morceau, " dit Claudio Bruschini, un scientifique du laboratoire de Charbon. La recherche a été publiée récemment dans Optique et pourrait également être utilisé en imagerie médicale, microscopie et métrologie.