Principes de la microscopie Brillouin pour mesurer la biomécanique cornéenne : actualité et perspectives
La biomécanique cornéenne (BC) est la science qui étudie les propriétés de déformation d’un corps biologique soumis à une contrainte d’ordre mécanique. Dans ce cadre, la microscopie Brillouin occupe une place singulière car, souvent classée dans les méthodes statiques, elle fait intervenir, comme pour les méthodes dynamiques, des vibrations tissulaires microscopiques du tissu pour générer un signal témoignant des propriétés élastiques du tissu.
Figure 1. Allure d’un spectre de diffusion spontanée pour une fréquence d’excitation νp. On observe des structures résonantes de type Raman, Brillouin et Rayleigh — les échelles sont arbitraires mais respectent la hiérarchie de position et d’amplitude — (source : Jean-Charles Beugnot, La diffusion Brillouin dans les fibres optiques microstructurées).
Figure 2. Principe de la microscopie Brillouin.
Un faisceau laser proche de l’infrarouge est focalisé dans le tissu cornéen, et la différence de fréquence Doppler Brillouin de la lumière réfléchie par la zone ciblée est analysée par un spectromètre confocal. La diffusion Brillouin se fait avec les ondes acoustiques de pression — phonons — émises spontanément par le tissu cornéen. L’ampleur de la différence de fréquence entre l’onde émise et celle réfléchie est proportionnelle à la propagation acoustique des phonons dans le tissu, et permet donc une mesure directe du modulus longitudinal du tissu étudié.
Figure 3. Brillouin Optical Scanner System
(BOSS®, Intelon Optics) du CHU de Bordeaux,
servant à mesurer en non contact la biomécanique cornéenne.
Figure 4. Exemple de résultats donnés pour un sondage cornéen d’un patient sain, le shift Brillouin étant ici mesuré à 2,837 GPa.
Figure 5. Exemple de résultats donnés pour le sondage cristallinien d’un patient de 30 ans sain. Noter le point rouge dans le graphique du haut, disqualifié automatiquement pour l’analyse statistique.
