Soutenance de thèse de Monsieur Léo BRECHET
Le 8 octobre 2026 de 09:00 à 12:00
09h00 | IRHS | Bâtiment A | Salle du rez-de-chaussée | 42, rue Georges Morel | BEAUCOUZÉ
Sujet : Smart scanning pour la microscopie Brillouin
Directeur de thèse : Monsieur David ROUSSEAU
RÉSUMÉ
Cette thèse s’inscrit dans le contexte de l’accélération de la microscopie Brillouin point-à-point, une technique d’image rie spectrale non invasive permettant de cartographier les propriétés mécaniques des matériaux biologiques. Malgré son fort potentiel en biomécanique et en imagerie cellulaire, cette modalité reste limitée par des temps d’acquisition élevés, dus à la faiblesse intrinsèque du signal Brillouin et à la nécessité d’un balayage spatial séquentiel. L’objectif de cette thèse est de développer des stratégies algorithmiques et théoriques permettant de réduire ces temps d’acquisition. contraintes de stabilité liées aux acquisitions multi-passes tout en préservant la qualité de l’information spectrale. Le travail repose sur le constat que les images hyperspectrales Brillouin présentent une forte redondance spectrale et spatiale. Une première contribution consiste à exploiter cette redondance au moyen d’un protocole d’acquisition « smart scan » en deux passes. Cette méthode combine une sélection de spectres essentiels dans l’espace des phaseurs de Fourier et une compression spatiale par superpixels, permettant de réduire significativement le nombre de spectres à acquérir à fort rapport signal sur bruit. Validée sur des données simulées réalistes, cette approche démontre la possibilité d’accélérer l’acquisition avec une faible dégradation de l’information spectrale. Dans un second temps, ce protocole est étendu à une stratégie adaptative en une seule passe, supprimant la nécessité d’un second balayage spatial. L’acquisition est pilotée en ligne par l’information spectrale acquise, et le temps d’exposition est ajusté dynamiquement pixel par pixel en fonction de la nouveauté spectrale observée dans l’espace desphaseurs. Cette approche s’affranchit des Une extension naturelle consiste à restreindre spatialement l’acquisition Brillouin aux régions d’intérêt de l’échantillon. Pour cela, la microscopie Brillouin est couplée à une modalité d’imagerie plein champ rapide, telle que la fluorescence ou le contraste de phase, utilisée pour guider l’acquisition. Cette imagerie auxiliaire permet d’identifier automatiquement les zones pertinentes et d’adresser sélectivement l’acquisition Brillouin, conduisant à des gains supplémentaires en temps d’acquisition. Enfin, ce travail propose une analyse théorique des limites fondamentales de ces stratégies adaptatives. À partir d’une dérivation ana lytique des bornes de Cramér-Rao pour l’estimation des paramètres spectraux Brillouin, les incertitudes sont propagées dans l’espace des phaseurs afin de prédire la géométrie et la séparabilité des clusters associés aux différents matériaux. Ce cadre permet de définir un temps d’exposition critique garantissant une classification fiable et d’établir un lien rigoureux entre estimation statistique, géométrie des phaseurs et contrôle adaptatif de l’acquisition. Les contributions de cette thèse ouvrent des perspectives importantes pour l’imagerie Brillouin rapide, notamment en vue d’une intégration temps réel, d’extensions à d’autres modalités spectrales et d’applications à l’imagerie dynamique in vivo. Une implémentation des algorithmes a été réalisée dans le cadre du projet européen IVBM4PAP sur un microscope commercial de la société CRESTOPTICS.
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