Neuro-imagerie multimodale et multirésolution de cerveaux de souris combinant l'histologie sérielle par tomographie en cohérence optique et l'IRM de diffusion

L'histologie sérielle est une technique d'imagerie permettant d'observer des échantillons entiers à haute résolution. Cette technique consiste à trancher de fines couches de tissu, puis à déplacer l'échantillon sous un objectif de microscope afin d'acquérir autant d'images que nécessaire pour couvrir toute la surface révélée par la coupe. Ce processus est automatisé et est répété jusqu'à ce que tout l'échantillon soit imagé, c'est-à-dire un cerveau de souris dans cette thèse. Couplée à un microscope par tomographie en cohérence optique (OCT), cette modalité est capable de cartographier la distribution spatiale de la matière blanche dans des cerveaux entiers de souris. L'objectif principal de cette thèse était de développer les méthodes de reconstruction nécessaires à l'assemblage en un seul volume des milliers d'images acquises par un système d'histologie massive. De plus, dans cette première phase du projet, des méthodes permettant d'aligner les données sur des images IRM acquises pour les mêmes animaux ont été développées. Cela a permis de mieux comprendre l'origine du contraste optique dans le cerveau et cela offre maintenant la possibilité d'intégrer l'histologie massive dans les études de neuro-imagerie employant des groupes d'animaux. Dans une seconde phase du projet, un microscope à cohérence optique haute résolution a été ajouté au système d'histologie par OCT existant. Cette nouvelle plateforme d'imagerie utilise les images à basse résolution comme repère pour localiser au sein du cerveau les images à haute résolution du second microscope. L'utilité d'une telle plateforme réside dans le fait qu'il est maintenant possible de cibler des régions spécifiques à observer en détail sans avoir à imager un cerveau entier à cette grande résolution, ce qui représenterait plusieurs semaines de mesurage et des quantités immenses de données à assembler. Les données mesurées avec la nouvelle plateforme ont été intégrées à la procédure de reconstruction et d'alignement développé pour la première phase du projet. Ainsi, il a été possible de comparer les images à grande résolution avec les données d'IRM de diffusion acquises pour les mêmes cerveaux de souris. Ceci a permis de confirmer des hypothèses posées lors de l'analyse des données IRM de diffusion à partir de la microscopie. Les méthodes de reconstruction, d'alignement et d'analyse développées, ainsi que la nouvelle plateforme d'histologie sérielle bi-résolution par OCT, offrent enfin la possibilité d'utiliser cette modalité optique pour réaliser des études de groupes animales ou bien pour valider des mesures faites dans le cerveau avec d'autres modalités d'imagerie telle que l'IRM de diffusion.