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 rapidement la température en 2D sans contact. Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans la revue Nature Communications . Cette détection précise et en temps réel de la température 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", précise 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, Ph. RÉ. étudiant à l'INRS et auteur principal de cet article.

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 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. 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 précisément la taupe cancéreuse", explique 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. S'il est trop bas, 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.

L'article, "Fast wide-field upconversion luminescence life thermometry enabled by single-shotpressed ultrahigh-speed imaging", a été publié le 5 novembre 2021 dans la revue Nature Communications . + Explorer plus loin

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