Imagerie polarimétrique de Mueller pour améliorer le diagnostic et le traitement du carcinome épidermoïde de la tête et du cou (CETEC) // Mueller polarimetric imaging to improve the diagnosis and treatment of head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC)

Le carcinome épidermoïde de la tête et du cou (CETEC) se développe à partir de la paroi épithéliale de la cavité buccale, du pharynx, du larynx et de l'œsophage cervical. Le CETEC représente 5 % de tous les nouveaux cas de cancer diagnostiqués dans les pays développés, avec une incidence croissante. Il est l'un des cancers les plus fréquents dans le monde, avec environ 900 000 nouveaux cas et 500 000 décès par an [1,2].
Malgré les progrès récents en matière de diagnostic et de traitement, le pronostic reste mauvais [3]. Le contrôle local du CETEC est un défi, car les récidives locales représentent le principal événement oncologique. Ainsi, même après une résection chirurgicale de la tumeur primaire avec des marges histologiquement libres, des récidives locales peuvent encore survenir dans 10 à 30 % des cas [4]. Cela peut s'expliquer par la difficulté d'évaluer la maladie résiduelle minimale après la résection de la tumeur [4,5], et par la carcinogenèse particulière du CETEC, appelée « champ de cancérisation ».
Comme le CETEC est principalement induit par la consommation de tabac et d'alcool, il se développe dans des changements précancéreux de la muqueuse caractérisés par des changements génétiques associés à la tumeur et des changements morphologiques tels que la dysplasie, qui ne sont généralement pas visibles et qui, par conséquent, entourent souvent les tumeurs primaires. Certaines sont facilement visibles, la leucoplasie étant une lésion précancéreuse courante qui peut précéder les carcinomes invasifs [6]. Actuellement, l'algorithme de traitement standard consiste en une biopsie pour exclure une composante invasive et un classement pathologique de la dysplasie épithéliale potentielle (de légère à sévère), l'un des meilleurs marqueurs prédictifs de la transformation maligne de la leucoplasie [7]. Cependant, la plupart des champs précancéreux ne sont pas macroscopiquement visibles et ne sont détectés dans les pièces de résection qu'au moyen d'un examen microscopique des marges chirurgicales. En raison des dimensions de ces champs précancéreux et du fait que la plupart d'entre eux ne sont pas visibles, ils peuvent rester en place sans être détectés après la résection de la tumeur et peuvent entraîner des rechutes locales potentielles et/ou des secondes tumeurs primaires. La détection précoce des lésions malignes et l'amélioration du contrôle local sont donc essentielles pour obtenir des résultats oncologiques acceptables, car la récidive locale reste la principale cause d'échec du traitement [8]. Cependant, l'examen à la lumière blanche, la palpation et l'examen radiologique standard ne permettent souvent pas de distinguer les lésions malignes des lésions précancéreuses, ou la tumeur des tissus environnants. La biopsie et l'examen histopathologique des lésions suspectes constituent donc l'étalon-or, mais ils sont invasifs, prennent du temps et peuvent conduire à une sous-estimation ou à un diagnostic erroné en raison d'un biais d'échantillonnage. Il existe un fort besoin d'alternatives non invasives pour éviter les biopsies répétées, qui sont associées à des coûts et à une morbidité, afin de surveiller les lésions potentiellement précancéreuses sur une période de plusieurs années. Récemment, de nouveaux outils optiques (microscopie confocale, imagerie à bande étroite, compléments diagnostiques) ont été évalués pour la détection des lésions précancéreuses et malignes de la cavité buccale, mais aucun avantage clair n'a encore été démontré [9].
Au cours des dernières années, l'imagerie polarimétrique de Mueller a suscité un intérêt considérable pour un large éventail d'applications biomédicales [10-11]. En particulier, cette technique s'est révélée très prometteuse pour le diagnostic précoce du cancer [12-16].
L'objectif de cette thèse est de tester l'imagerie polarimétrique de Mueller en tant que nouvel outil pour améliorer la détection et le traitement du CETEC.
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Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) develops from the epithelial lining of the oral cavity, pharynx, larynx and cervical oesophagus. HNSCC accounts for 5% of all new cases of cancer diagnosed in developed countries, and its incidence is rising. It is one of the most common cancers in the world, with around 900,000 new cases and 500,000 deaths per year [1,2].
Despite recent advances in diagnosis and treatment, the prognosis remains poor [3]. Local control of HNSCC remains a challenge, as local recurrence is the main oncological event. Even after surgical resection of the primary tumour with histologically clear margins, local recurrence may still occur in 10-30% of cases [4]. This may be explained by the difficulty in assessing minimal residual disease after tumor resection [4,5], and by the particular carcinogenesis of HNSCC, known as ‘field carcinogenesis'.
As HNSCC is mainly induced by tobacco and alcohol consumption, it develops in pre-cancerous mucosal changes characterized by tumor-associated genetic changes and morphological changes like dysplasia, usually not visible, and therefore often surrounding primary tumors. Some are easily visible, with leukoplakia being a common precancerous lesion that may precede invasive carcinomas [6]. Currently, the standard treatment algorithm is biopsy to exclude an invasive component and pathological grading of potential epithelial dysplasia (from mild to severe), one of the best predictive markers of malignant transformation of leukoplakia [7].
However, most precancerous fields are not macroscopically visible and are only detected in the resection specimens by microscopic examination of the surgical margins. Due to the size of these precancerous fields and the fact that most of them are not visible, they may remain undetected after tumor resection and may lead to potential local relapses and/or second primary tumors.
Early detection of malignant lesions and improved local control are therefore crucial to achieving acceptable oncological outcomes, as local recurrence remains the main cause of treatment failure [8]. However, white light examination, palpation and standard radiological examination often fail to distinguish malignant lesions from premalignant lesions, or the tumor from surrounding tissue. Biopsy and histopathological examination of suspected lesions are therefore the gold standard, but they are invasive, time-consuming and can lead to underestimation or misdiagnosis due to sampling bias. There is a strong need for non-invasive alternatives to avoid repeated biopsies, which are associated with cost and morbidity, in order to monitor potentially premalignant lesions over a period of several years. Recently, new optical tools (confocal microscopy, narrow-band imaging, diagnostic adjuncts) have been evaluated for the detection of premalignant and malignant lesions of the oral cavity, but no clear benefit has yet been demonstrated [9].
In recent years, Mueller polarimetric imaging has attracted considerable interest for a wide range of biomedical applications [10-11]. In particular, this technique has shown great promise for the early diagnosis of cancer [12-16].
The aim of this thesis is to test Mueller polarimetric imaging as a new tool for improving the detection and treatment of CETEC.
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Début de la thèse : 01/11/2025

Contrat doctoral

Concours IPP ou école membre*Concours pour un contrat doctoral*Contrat Doctoral E4H*

École polytechnique

626 Ecole Doctorale de l'Institut Polytechnique de Paris

Optique et instrumentation optique. Mesures optiques et traitement du signal. Solides connaissances en physique et en algèbre linéaire. Disponibilité à travailler dans un environnement multidisciplinaire. Forte motivation pour une interaction continue avec le monde médical. Bonne connaissance de l'anglais. Bonne connaissance de Matlab et d'autres langages de programmation.
Optics and optical instrumentation. Optical measurements and signal processing. Solid knowledge of physics and linear algebra. Willingness to work in a multidisciplinary environment. Strong motivation for ongoing interaction with the medical world. Good knowledge of English. Good knowledge of Matlab and other programming languages.