Imagerie de contraste de phase différentiel à base de capteur d'image // Image sensor-based differential phase contrast imaging

La bioproduction de médicament est en plein essor et consiste à faire produire par des cellules les molécules d’intérêt. Pour cela, un suivit de la culture et de l’état des cellules est nécessaire. L’imagerie de phase quantitative par holographie est une méthode optique sans marquage qui a déjà démontré sa capacité à mesure la concentration et la viabilité des cellules cultivées. Toutefois l’implémentation de cette technique dans un bioréacteur se confronte à plusieurs difficultés liées à la forte concentration des cellules. Il est donc nécessaire de développer de nouvelles méthodes d’imagerie de phase quantitative comme l’imagerie par contraste de phase différentiel. L’objectif de la thèse est de développer cette technique avec l’utilisation d’un capteur d’image particulier dont un prototype a été réalisé au CEA-LETI. Le doctorant utilisera ce nouveau capteur et développera les algorithmes de reconstruction et de traitement d’images. Il identifiera également les points limitant du prototype actuel et définira les spécifications d’un second prototype qui sera réalisé au CEA-LETI. Enfin il se projettera dans la réalisation d’une sonde in-line, plongée dans le bioréacteur.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Biopharmaceutical production is booming and consists of using cells to produce molecules of interest. To achieve this, monitoring the culture and the state of the cells is essential. Quantitative phase imaging by holography is a label-free optical method that has already demonstrated its ability to measure the concentration and viability of cultured cells. However, implementing this technique in a bioreactor faces several challenges related to the high cell density. It is therefore necessary to develop new quantitative phase imaging methods, such as differential phase contrast imaging.

The objective of the PhD is to develop this technique using a specific image sensor for which a prototype has been designed at CEA-LETI. The PhD candidate will use this new sensor and develop the reconstruction and image-processing algorithms. They will also identify the limitations of the current prototype and define the specifications for a second prototype that will be developed at CEA-LETI. Finally, they will consider the design of an inline probe to be immersed in the bioreactor.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Technologies pour l'Innovation en Santé (LETI)
Service : Service des sYstèmes de Mesure pour la Santé
Laboratoire : Laboratoire Instrum optique et traitement de l'Info pour l'Imagerie In Vitro
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Ecole Doctorale de Physique de Grenoble (EdPHYS)
Directeur de thèse : VAILLANT Jérôme
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DTIS/SYMS/L4IV
URL : http://www.leti-cea.fr/

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Technologies pour l'Innovation en Santé (LETI)
Service : Service des sYstèmes de Mesure pour la Santé

Optique et traitement d’image