Polarimetric imaging for the diagnosis of intraepithelial neoplasias of the uterine cervix : study of conizations and histological plates of connective tissues
Imagerie polarimétrique pour le diagnostic de néoplasies intra épithélialesdu col utérin : étude de conisations et de lames histologiques de tissus conjonctifs
Résumé
Being sensitive to the polarization of the light backscattered by the object under study rather than its intensity, polarimetric imaging may reveal some properties of the object to which ordinary intensity is blind. Polarimetric imaging thus features a strong potential for the development of new optical diagnostic for medical purposes. Polarimetric imaging is particularly sensitive to any modifications of the spatial structure of fibrillar collagen in connective tissues, which in turn are known to occur in many diseases, among which cervical dysplasias and genital prolapse. This work was mainly devoted to studying, by means of polarimetric microscopy, the collagen structure in histological plates taken from conisations (front part of uterine cervices extracted because of suspicion of dysplasias) and vaginal tissue. The objective was to eventually correlate the observations with the presence or absence of the considered disease. After a brief introduction, the first chapter describes the current management of cervical cancer, its strengths and weaknesses and the need to develop a new optical diagnostic technique. The second chapter is devoted to the prolapse, with particular emphasis on the usefulness of early detection of persons at risk. The third chapter summarizes the properties of the light polarization needed to understand the following. The results are reported in the last two chapters. In healthy vaginal wall tissue, the collagen is differently oriented in each of the three main layers (adventice, muscularis and mucosa) while this structure disappears in presence of prolapse. About uterine cervices, we observed a well organized collagen layer, just beneath the malpighian epithelium, with much larger retardation in healthy regions with respect to dysplastic ones. This so far unknown layer seems to be primariy responsible for the main trends observed in thick samples in backscattering geometry, namely much stronger retardation and depolarization in healthy versus dysplastic regions of malpighian epithelium.
Etant sensible à la polarisation de la lumière et non à son intensité, l'imagerie polarimétrique peut révéler des propriétés de l'objet étudié invisibles en imagerie classique. Cette technique présente un réel potentiel pour le développement de nouveaux diagnostics optiques dans le domaine médical. L'imagerie polarimétrique est particulièrement performante pour détecter les modifications de la structure du collagène fibrillaire dans les tissus conjonctifs, modifications qui accompagnent (ou précèdent) l'apparition de nombreuses pathologies, parmi lesquelles le cancer du col utérin et le prolapsus vaginal. Ce travail a porté essentiellement sur l'étude, en microscopie polarimétrique, de la structure du collagène dans des lames histologiques issues de conisations (cols utérins extraits pour suspicion d'états précancéreux) et de prélèvements de parois vaginales, pour corréler cette structure avec la présence ou l'absence de pathologie. Après une brève introduction, le premier chapitre décrit la prise en charge actuelle du cancer du col utérin, son efficacité et aussi ses limites, qui justifient pleinement la recherche d'une nouvelle technique de diagnostic optique de cette pathologie. Le chapitre suivant est consacré au prolapsus génital, pour lequel une détection précoce des personnes à risque serait également très bénéfique. Le troisième chapitre décrit succinctement la polarisation de la lumière. Le chapitre suivant est consacré aux matériels et méthodes mis en {\oe}uvre, des polarimètres imageurs à la préparation des échantillons. Les résultats sont résumés dans les deux derniers chapitres. Dans le tissu vaginal normal le collagène est orienté différemment dans les trois couches principales (muqueuse, musculeuse et adventice), alors que cette structure disparaît dans du tissu prolabé. Sur les cols utérins, nous avons mis en évidence la présence, juste sous l'épithélium malphighien, d'une couche de collagène orienté parallèlement à l'éptihélium et dont la biréfringence est bien plus importante dans les zones saines que sous des dysplasies. Cette couche pourrait être la principale responsable des contrastes polarimétriques observées en rétrodiffusion sur des cols épais avec une biréfringence et une dépolarisation plus fortes dans les zones saines que dans les zones dysplasiques.
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