Microscopie de fluctuations pour l’imagerie fonctionnelle d’organoïdes // Fluctuations microscopy for functional imaging of organoids

La microscopie à contraste de phase et la microscopie de fluorescence sont les deux piliers de l’imagerie biologique moderne. Le contraste de phase révèle la morphologie de l’échantillon, tandis que le marquage fluorescent apporte la spécificité au processus d’intérêt. Dans les deux cas l’image est la valeur moyenne du signal mesuré. Dans cette thèse il est proposé de s’intéresser non pas à la valeur moyenne, mais aux fluctuations observées en contraste de phase. Ce nouveau contraste sera appelé imagerie de fluctuations. Les fluctuations proviennent des phénomènes de transport actif et passif caractérisant la machinerie cellulaire, et on peut penser que le niveau de fluctuations est corrélé à l’activité cellulaire. L’objectif de la thèse est de détecter les fluctuations en contraste de phase, de les quantifier et de les relier à l’aide de méthodes d’apprentissage automatique à un processus d’intérêt. L’objet d’étude sera l’activation des lymphocytes qui est un paramètre critique pour la surveillance du rejet chez certains patients atteints de diabète de type 1 ayant subi une greffe d’îlots de Langerhans. L’imagerie de fluctuation permettrait un suivi sans marquage, simplifiant le protocole de surveillance. Le travail attendu est (i) l’optimisation d’un microscope à contraste de phase pour détecter les fluctuations, (ii) l’analyse de séquences d’images pour les quantifier, et (iii) la mise en œuvre de la méthode développée sur divers modèles biologiques dont certains seront des organes de pancréas sur puce. Cette thèse à la frontière entre instrumentation, biophysique et biologie s’adresse à un(e) étudiant(e) avec une formation en optique, physique ou équivalent, avec de bonnes connaissances en traitement d’images et un fort intérêt pour les applications en biologie-santé.
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Phase contrast microscopy and fluorescence microscopy are the two pillars of modern biological imaging. Phase contrast reveals the morphology of the sample, while fluorescent labeling provides specificity to the process of interest. In both cases, the image is the average value of the measured signal. In this thesis, we propose to focus not on the average value, but on the fluctuations observed in phase contrast. This new contrast will be called Fluctuations Imaging. The fluctuations arise from the active and passive transport phenomena that characterize cellular machinery, and it can be assumed that the level of fluctuations is correlated with cellular activity. The objective of the thesis is to detect phase contrast fluctuations, quantify them, and link them to a process of interest using machine learning methods. The object of study will be lymphocyte activation, which is a critical parameter for monitoring rejection in certain patients with type 1 diabetes who have undergone islet transplantation. Fluctuations Imaging would enable tracking without labeling, simplifying the monitoring protocol. The expected work is (i) optimizing a phase contrast microscope to detect fluctuations, (ii) analyzing image sequences to quantify them, and (iii) implementing the developed method on various biological models, some of which will be pancreas-on-a-chip organs. This thesis, at the intersection of instrumentation, biophysics, and biology, is intended for a student with a background in optics, physics, or equivalent, with a good knowledge of image processing and a strong interest in applications in biology and health.
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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

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

Ecole d'Ingénieur ou Master en Optique, Physique ou equivalent