Abstract FR:

Cette thèse dont l'objectif est de développer une nouvelle méthode de diagnostic médical, repose sur l'étude fondamentale de la propagation de la lumière dans un milieu diffusant connu (problème direct) et sur la mise au point de méthodes permettant d'extraire l'information contenue dans la lumière qui a traversé un milieu inconnu (problème inverse). Nous avons développé un nouveau modèle analytique permettant d'accélérer le calcul du problème direct dans la procédure d'optimisation utilisée dans le problème inverse pour simuler les résultats expérimentaux. Cette méthode a été validée avec des simulations numériques de Monte Carlo portant sur des milieux stratifiés. Les résultats obtenus sont très satisfaisants. Parallèlement à cette étude théorique, nous avons mis en oeuvre des expériences sur des milieux artificiels réalisés au laboratoire : des impulsions laser (100 fs) sont envoyées sur des milieux stratifiés se rapprochant des milieux biologiques et une caméra à balayage de fente permet de suivre l'évolution temporelle du signal rétrodiffusé. Ce détecteur s'est cependant révélé comme étant un instrument difficile à utiliser pour ce type d'applications : sa synchronisation et sa calibration sont délicates. De plus sa dynamique n'est pas très grande. Malgré tout, nous sommes parvenus à obtenir des résultats corrects sur des milieux semi-infinis ainsi que sur des milieux à deux couches. En conclusion, nous avons démontré que l'étude du comportement spatio-temporel de la lumière rétrodiffusée par des milieux diffusants stratifiés permettait d'extraire des paramètres importants pour le diagnostic médical tels que l'épaisseur des couches, les coefficients d'absorption ou /et de diffusion. Une méthode expérimentale plus souple et plus prometteuse, devra cependant être substituée à celle que nous avons étudiée. Le "balayage de cohérence" récemment mis en oeuvre au laboratoire apportera peut être une solution à ce problème.