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Séance de cours

Fluorescence : applications en photomédecine

Dans cours

CH-448: Photomedicine

The most important clinical diagnostic and therapeutic applications of light will be described. In addition, this course will address the principles governing the interactions between light and biological tissues, their optical properties and basic concept ...

Description

Cette séance de cours porte sur les effets de la lumière artificielle sur la santé, la chirurgie guidée par la fluorescence et les principes de la durée de vie de la fluorescence et de l'extinction dans le contexte de la spectroscopie optique en photomédecine. Il explique les mécanismes d'extinction par collision, la désintégration de la fluorescence et les considérations d'instrumentation pour les mesures de fluorescence résolues dans le temps.

Enseignant·e

Georges Wagnières

Georges Wagnières a obtenu son diplôme (MSc) en physique à l'Université de Lausanne, Suisse, en 1986. Il a reçu son doctorat ès science (PhD) en physique (Optique Biomédicale) de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en 1992, et a effectué un travail de postdoctorat dans les "Wellman Laboratories of Photomedicine" (Harvard Medical School) situés à Boston, MA, USA, en 1993 et 1994. Il a aussi obtenu, en 2001, un "Master in management of technology" délivré par l'Ecole des Hautes Etudes Commerciales (HEC) de l'Université de Lausanne et l'EPFL. Depuis 1994, il gère un groupe de recherche de l'EPFL actif dans les domaines suivants: - Caractérisation et détection de lésions cancéreuses par spectroscopie et imagerie de fluorescence ainsi que par imagerie à fort grossissement. - Traitement du cancer ainsi que d'autres pathologies associées à des désordres immunologiques (maladie de Crohn, Colite ulcéreuse) ou vasculaires par thérapie photodynamique (PDT). - Développement préclinique et clinique de photosensibilisateurs, de marqueurs fluorescents et d'instruments optiques pour le photodiagnostic. - Traitement de diverses pathologies, y compris les maladies neuro-dégénératives (Parkinson, Alzheimer), par photobiomodulation. - Monitorage de la dose optique pour la PDT basée sur l'imagerie de fluorescence de photosensibilisateurs. - Induction de l'extravasation d'agent chimiothérapeutiques par PDT. - Mesure in vivo de la concentration d'oxygène dans des tissus biologiques par spectroscopie et imagerie optiques résolues en temps. - Monitorage d'un traitement au laser de la rétine par imagerie de reflectance. - Développement de distributeurs de lumière pour des applications biomédicales. - Dosimétrie de lumière / Radiométrie. - Spectroscopie et imagerie en optique biomédicale. Georges Wagnières est aussi co-fondateur et a présidé une société "spin-off" de l'EPFL: - Medlight SA, fondée en 1997, qui développe, produit et commercialise des distributeurs de lumière pour la thérapie photodynamique. Georges Wagnières est l'auteur et co-auteur de plus de 235 articles scientifiques dont 150 ont été publiés dans des revues internationales ayant un comité de relecture (review board). De plus, il est inventeur de 18 brevets. Finalement, il supervise ou a supervisé 12 doctorants et enseigne actuellement à l'EPFL l'optique biomédicale et la photomédecine au niveaux "master". Ces cours sont aussi donnés à l'Ecole doctorale (EDCH, EDSV) de l'EPFL. Finalement, il donne le cours intitulé "Physique Générale I" aux biologistes de première année inscrits à l'Ecole de Biologie de l'Université de Lausanne. PUBLICATIONS PRINCIPALES: SVP visiter: https://www.epfl.ch/labs/lifmet/wagnieres/publications/

Source officielle

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Fluorescence

La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par l'excitation des électrons d'une molécule (ou atome), généralement par absorption d'un photon immédiatement suivie d'une émission spontanée. Fluorescence et phosphorescence sont deux formes différentes de luminescence qui diffèrent notamment par la durée de l'émission après excitation : la fluorescence cesse très rapidement tandis que la phosphorescence perdure plus longtemps. La fluorescence peut entre autres servir à caractériser un matériau.

Spectroscopie dans l'infrarouge proche

La spectroscopie dans l'infrarouge proche (ou dans le proche infrarouge, SPIR), souvent désignée par son sigle anglais NIRS (near-infrared spectroscopy), est une technique de mesure et d'analyse des spectres de réflexion dans la gamme de longueurs d'onde (l'infrarouge proche). Cette technique est largement utilisée dans les domaines de la chimie (polymères, pétrochimie, industrie pharmaceutique), de l’alimentation, de l’agriculture ainsi qu'en planétologie. À ces longueurs d’onde, les liaisons chimiques qui peuvent être analysées sont C-H, O-H et N-H.

Spectroscopie

La spectroscopie, ou spectrométrie, est l'étude expérimentale du spectre d'un phénomène physique, c'est-à-dire de sa décomposition sur une échelle d'énergie, ou toute autre grandeur se ramenant à une énergie (fréquence, longueur d'onde). Historiquement, ce terme s'appliquait à la décomposition, par exemple par un prisme, de la lumière visible émise (spectrométrie d'émission) ou absorbée (spectrométrie d'absorption) par l'objet à étudier.

Spectroscopie Raman

La spectroscopie Raman (ou spectrométrie Raman) et la microspectroscopie Raman sont des méthodes non destructives d'observation et de caractérisation de la composition moléculaire et de la structure externe d'un matériau, qui exploite le phénomène physique selon lequel un milieu modifie légèrement la fréquence de la lumière y circulant. Ce décalage en fréquence dit l'effet Raman correspond à un échange d'énergie entre le rayon lumineux et le milieu, et donne des informations sur le substrat lui-même.

Spectroscopie de fluorescence

La spectroscopie de fluorescence, ou encore fluorimétrie ou spectrofluorimétrie, est un type de spectroscopie électromagnétique qui analyse la fluorescence d'un échantillon. Elle implique l'utilisation d'un rayon de lumière (habituellement dans l'ultraviolet) qui va exciter les électrons des molécules de certains composés et les fait émettre de la lumière de plus basse énergie, typiquement de la lumière visible, mais pas nécessairement. La spectroscopie de fluorescence peut être une spectroscopie atomique ou une spectroscopie moléculaire.

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