Rozprawy doktorskie: „Multiphotonique”

1

L'Huillier, Anne. "Ionisation multiphotonique et multielectronique". Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066268.

Streszczenie:

Premiere mise en evidence experimentale d'ions multicharges de gaz rares crees par absorption multiphotonique a 532 et 1064 nm, pour differentes annees de l'impulsion laser (5 a 200 ps). Etude theorique utilisant un formalisme derive de la theorie des perturbations a n corps et des techniques diagrammatiques pour l'ionisation simple et double multiphotonique d'un atome a plusieurs electrons non independants

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2

L'Huillier, Anne. "Ionisation multiphotonique et multiélectronique". Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb375991831.

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3

Strupler, Mathias. "Imagerie du collagène par microscopie multiphotonique". Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004540.

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Streszczenie:

Le développement de nouveaux outils et de nouvelles techniques pour la biologie et la médecine a toujours été un moteur pour la recherche en microscopie. Les premiers microscopes permirent à Antoine Von Leeuwenhoek en 1677 de découvrir les bactéries, les spermatozoïdes et les globules rouges et aujourd'hui nous cherchons à visualiser les processus intracellulaires, l'interaction des protéines, l'interaction des cellules dans les tissus... Chaque année de nouvelles techniques apparaissent pour voir plus petit, plus spéciﬁque, plus physiologique. Le laboratoire d'optique et biosciences dans lequel j'ai eﬀectué ma thèse s'intéresse plus particulièrement aux techniques de microscopie multiphoton. Ce type de microscopie, qui re- pose sur les interactions non linéaires entre la matière et la lumière, est principalement utilisé aujourd'hui pour suivre des marqueurs ﬂuorescents dans les tissus grâce au processus de ﬂuo- rescence sous excitation à deux photons. En cela, elle sert à suppléer la microscopie confocale pour visualiser des phénomènes à des profondeurs de pénétration qui lui sont inaccessibles, et permet ainsi de travailler sur l'ensemble d'un tissu. Toutefois, la microscopie multiphoton ne se borne pas à la ﬂuorescence sous excitation à 2 photons ; elle donne aussi accès à des processus non linéaires comme la génération d'harmoniques ou l'émission Raman anti-Stockes stimulée. Ces interactions non linéaires sont encore peu utilisées en biologie et font l'objet de recherches dans notre laboratoire. L'un des processus non linéaires étudiés au laboratoire est la génération de second harmo- nique (SHG). Celle-ci a été mise en évidence en 1961 par P. A. Franken[1] dans des cristaux non linéaires et s'utilise couramment pour doubler la fréquence des lasers. En 1979, ce proces- sus a été appliqué en biologie par Samuel Roth et Isaac Freund[2] sur des tendons de rat où l'organisation du collagène permet d'obtenir l'eﬀet non linéaire. Presque trente années se sont écoulées depuis cette expérience, mais la génération de second harmonique par le collagène reste mal comprise. De plus, même si de nombreuses études ont montré le potentiel de cette technique, elle reste peu utilisée par les biologistes. Cette thèse, sous la direction de Marie-Claire Schanne-Klein, veut répondre à plusieur questions : - Quel est le rôle de l'organisation submicrométrique du collagène dans la génération du signal de second harmonique ? - Que peut apporter cette technique dans la visualisation du collagène par rapport aux autres techniques déjà existantes ? - Quelle est la pertinence de cette technique pour répondre à des problématiques biolo gique ? Nous nous sommes focalisés sur la ﬁbrose qui est une accumulation anormale de collagèn dans les tissus. Une thèse précédente réalisée dans notre laboratoire par Ana-Maria Pena avai déjà montré le potentiel de la génération de second harmonique pour évaluer la gravité d ﬁbroses pulmonaires induites par la bléomycine. Toutefois, ces études réalisées en collabora tion avec le service de pneumologie de l'hôpital Bichat sont restées à l'état de démonstration de principe. Nous avons alors engagé une collaboration étroite avec une équipe de néphro logues composée de Pierre Louis Tharaux, Monica Hernest et Cécile Fligny (Cardiovascula Research Center Inserm Lariboisière INSERM U689, France) qui travaillent sur les phéno mènes de ﬁbroses dans le rein, et nous avons appliqué la microscopie par génération de second harmonique à cette problématique biomédicale. Dans ce manuscrit, le premier chapitre introduit les notions biologiques sur le collagèn et la ﬁbrose nécessaires à la compréhension de la suite. Le deuxième chapitre présente le diverses techniques de visualisation du collagène, insiste sur les principes et le dispositif d microscopie multiphoton et enﬁn développe une modélisation du signal de génération de se cond harmonique par le collagène observé en microscopie. Nous proposons ensuite dans l troisième chapitre une méthodologie pour quantiﬁer la ﬁbrose rénale, que nous validons su un modèle murin de ﬁbrose rénale. Enﬁn, le dernier chapitre est consacré à l'application d notre méthodologie à diverses problématiques biologiques liées à la ﬁbrose rénale.

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Leray, Aymeric. "Microscopie multiphotonique appliquée à la biologie". Rennes 1, 2005. http://www.theses.fr/2005REN1S156.

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Streszczenie:

Les techniques de microscopie multiphotonique s'imposent de plus en plus en biologie. Ces techniques permettent d'accéder à une profondeur d'imagerie inégalée dans les tissus vivants tout en les préservant des effets de photo-toxicité. Cette profondeur d'imagerie dépend en outre à la fois de la sensibilité des marqueurs (à l'origine de la fluorescence ou de la génération de seconde harmonique) et des performances optiques du microscope. Le travail présenté dans ce mémoire s'articule autour de ces deux problématiques. Dans une première partie, nous caractérisons de nouveaux marqueurs membranaires du point de vue de leurs propriétés optiques non linéaires et de leur organisation au sein de phospholipides. Nous présentons ensuite le développement d'un microscope multiphotonique prototype dont les performances en terme de profondeur d'imagerie notamment sont étudiées expérimentalement et à partir de simulations Monte Carlo.

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Poirier, Michel. "Ionisation multiphotonique résonnante et génération d'harmonique trois". Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066538.

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L'ionisation multiphotonique résonnante d'une vapeur atomique est très sensible à la pression: même en l'absence d'effets collisionnes importants, les processus de génération d'harmonique 3 photons. Développement de plusieurs modèles pour en rendre compte: théorie du champ moyen, approximation quasi statique, approximation de faible dépeuplement. Nouvelle méthode d'analyse de l'effet Stark dynamique, appliquée a une expérience sur hg pour déterminer les paramètres de la génération d'harmoniques. En accord avec l'expérience, disposition des résonances à 4 photons à haute pression.

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Poirier, Michel. "Ionisation multiphotonique résonnante et génération d'harmonique trois". Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376004594.

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Lebret, Valérie. "Nanoparticules fonctionnalisées pour la bio-imagerie multiphotonique de cellules tumorales". Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20072.

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Parent, Manuel. "Nanosondes pour l'imagerie multiphotonique : design, synthèse et caractérisation". Rennes 1, 2008. http://www.theses.fr/2008REN1S056.

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Streszczenie:

Les techniques d’excitation multiphotonique connaissent aujourd’hui un engouement accru dû aux nombreux avantages qu’elles offrent pour de nombreuses applications, notamment en termes de sélectivité, de localisation et de profondeur de pénétration. C’est le cas des techniques de microscopie non-linéaires qui ouvrent la voie à une imagerie du vivant plus "douce" et plus performante, à condition toutefois que soient développés les marqueurs et les sondes adaptés. Après une première partie consacrée aux différents types de sondes déjà existantes et aux généralités concernant la fluorescence induite par absorption à deux photons et la génération de seconde harmonique, ce travail décrit la stratégie mise en place pour accéder à de nouveaux outils moléculaires permettant de sonder, en temps réel, trois paramètres locaux d’importance biologique : le pH, le potentiel de membrane et le microenvironnement. L’ingénierie développée a permis la synthèse et l’étude de plusieurs familles de sondes présentant, en plus d'une réponse non-linéaire élevée, une dépendance marquée de leurs caractéristiques photophysiques vis-à-vis du paramètre à sonder
Multiphotonic excitation methods have attracted increased attention in relation to their convenient advantages regarding selectivity, 3‑D localisation and penetration depth. Non‑linear microscopies are one of the most promising techniques which allow a softer and higher‑performance biological imaging, only if high-performance adequate markers and probes are developed. In the first part of this work we present different existing probes and general concepts about two‑photon absorption induced fluorescence and second harmonic generation. Secondly, we present our work about the strategy used to create new molecular tools in order to probe, in real time, three important biological local parameters: pH, membrane potential, and microenvironment. The molecular engineering which has been developed allowed synthesis and study of several families of probes that show, besides a large non linear response, a great dependence of their photophysical characteristics to the probed parameter

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Labroille, Guillaume. "Imagerie tridimensionnelle multiphotonique des tissus biologiques à l'aide d'impulsions façonnées". Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00695044.

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Streszczenie:

Cette thèse présente l'utilisation d'impulsions ultracourtes pour des expériences de microscopie non-linéaire et d'optique quantique. Dans un premier temps, nous exposerons plusieurs techniques de façonnage d'impulsions et nous détaillerons en particulier le fonctionnement et la caractérisation de notre dispositif de façonnage. Nous étudierons l'utilisation d'un masque de phase 2D diffractif adressé optiquement qui permet un façonnage à la fois en phase et en amplitude spectrale. Par la suite, nous verrons comment le façonnage d'impulsions ultra-courtes peut être un outil efficace pour sélectionner les fluorophores excités en microscopie à deux photons. Pour cela, nous présenterons une expérience de contrôle cohérent de l'absorption à deux photons dans un embryon de drosophile vivant avec notre système de façonnage programmable. Ensuite nous décrirons un schéma de façonnage simplifié à base de prismes, qui, conjointement avec une approche de multiplexage temporel des impulsions, permet d'imager simultanément plusieurs fluorophores. Enfin, nous discuterons l'utilisation d'impulsions ultracourtes pour des expériences de mesures de temps et de dispersion à la limite quantique. Nous détaillerons en particulier une étude théorique et expérimentale d'un système de façonnage original à base de matériaux biréfringents pour produire la dérivée temporelle d'un champ électrique ou bien la dérivée temporelle de son enveloppe.

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Latinne, Olivier. "Etude théorique de l'ionisation multiphotonique d'atomes en champs lasers intenses". Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1995. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/212590.

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Lemaire, Joël. "Ionisation multiphotonique résonnante : application à la dissociation unimoléculaire d'ions polyatomiques". Paris 11, 1986. http://www.theses.fr/1986PA112345.

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Streszczenie:

Une méthode originale de formation d’ions polyatomiques par ionisation résonnante à deux photons de couleurs différentes avec un spectromètre de masse à temps de vol comme moyen de détection est présentée. Parmi les nombreuses applications possibles, nous avons étudié la spectroscopie des cations de quelques molécules aromatiques : aniline, phénol et phénétole et plus particulièrement la photodissociation des ions phénétole préparés dans des états parfaitement définis. Dans le domaine d’énergie interne de l’ion compris entre 2. 4 et 3. 3 eV, nous avons déterminé deux voies non-compétitives de dissociation, le spectre de photodissociation de l’ion phénétole et la variation de la constante de vitesse en fonction de l’énergie pour la formation du fragment C₆H₅OH+. Ces résultats ne peuvent pas être interprétés simplement à l’aide des théories RRKM ou QET. Un schéma réactif complexe, basé sur la conversion de l’état initialement excité vers deux états non-couplés a été proposé pour expliquer les observations expérimentales.

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Lemaire, Joël. "Ionisation multiphotonique résonnante application à la dissociation unimoléculaire d'ions polyatomiques". Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37599098s.

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Sutcliffe, Christopher Emile. "Dynamique quantique de l'excitation multiphotonique de molécules polyatomiques par laser infrarouge /". [S.l.] : [s.n.], 1985. http://e-collection.ethbib.ethz.ch/show?type=diss&nr=7759.

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Guilbert, Thomas. "Microscopie multiphotonique de protéines fibrillaires : application à l’étude de la fibrose hépatique". Rennes 1, 2010. http://www.theses.fr/2010REN1S191.

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Streszczenie:

Les techniques d'imagerie optique basées sur des effets non linéaires sont de plus en plus appliquées en biologie. La microscopie multiphotonique fournit une information micrométrique avec une profondeur d'imagerie inégalée dans les tissus vivants, tout en les préservant des effets phototoxiques. Les différentes sources de contrastes endogènes des tissus biologiques permettent de visualiser sans marquage l'émission de fluorescence excitée à deux photons (TPEF), et la génération de seconde harmonique (SHG) de molécules non centrosymétriques dans un milieu non centrosymétrique, en particulier certaines protéines fibrillaires. Ces contrastes permettent des applications dans des domaines comme l'embryologie, les neurosciences ou encore la cancérologie. La microscopie multiphotonique apparaît donc comme un outil bien adapté à l'étude des protéines fibrillaires. Nous présentons dans un premier temps la technique de microscopie multiphotonique, les deux contrastes mis en jeu, ainsi qu'un outil reposant sur la modulation de polarisation de la lumière excitatrice pour la caractérisation du collagène et de la myosine. Nous présentons également une étude préliminaire sur l’imagerie du muscle squelettique bovin. Dans un second temps, nous utilisons la spécificité de la SHG pour le collagène pour développer une méthode de "quantification" du collagène impliqué dans la fibrose du foie. Après une analyse détaillée de notre méthode de scoring SHG, elle est évaluée et comparée aux méthodes usuelles de caractérisation de la fibrose. Cette méthode basée sur l'utilisation d'objectifs à faible NA, pourrait être utilisée en endoscopie SHG, quand les biopsies virtuelles seront possibles
Optical imaging techniques based on nonlinear effects of photon-matter interactions, are increasingly applied in biology. Multiphoton microscopy provides an in-depth information at a micrometric scale in tissues, with low photo-toxicity. Moreover, the various sources of endogenous contrast in biological tissues allow to visualize, without any staining, the two photon excited fluorescence emission (TPEF), and second harmonic generation (SHG) of non-centrosymmetric molecules in non-centrosymmetric media, such as fibrillar proteins like collagen and myosin. These two endogenous contrasts enable a wide range of applications along with embryology, neuroscience or oncology. In this context, multiphoton microscopy appears as a promising tool for the study of fibrillar proteins present in biological tissues. In this document we first present the basis of multiphoton microscopy, the two contrasts involved in this imaging technique, and a tool based on the modulation of polarization of the exciting laser for the characterization of two fibrillar proteins, collagen and myosin. We also present a preliminary study of cattle skeletal muscle by multiphoton microscopy. In a second step, we use the specificity of SHG for imaging collagen to develop a method of scoring of fibrillar collagen deposits in human liver fibrosis. After an in-depth study of our collagen SHG scoring method, it is evaluated and compared to usual technics used to characterise fibrosis. This method which uses low NA lenses, could be extended to SHG endoscopes, when virtual biopsies will be possible

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Nguyen, Anh Dung. "Amélioration de la résolution spatiale en microscopie multiphotonique par saturation de la fluorescence". Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2015. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/221923.

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-------------------------------Abstract--------------------------------Since the prediction by Maria Göppert-Mayer in the thirties of the possibility for a fluorescent molecule to be simultaneously excited by multiple photons and, more recently, the development of pulsed lasers, multiphoton microscopy has gradually evolved to finally become one of the most used fluorescent imaging techniques for the studies of thick scattering tissues or for in vivo observations of animals. Either for neurological, physiological or morphological studies, the non invasiveness and the limitation of the excited volume to the focal volume have made this fluorescence microscopy technique an essential tool for biologists.However, in a world where the biological studies always require better microscopes and where there is always a need for the spatial resolution to be improved, it is essential to offer techniques allowing to obtain a better resolution in the three dimensions and to access resolution beyond the diffraction limit defined by Ernst Abbe more than a century ago. In this thesis, the saturated excitation of fluorescence technique is adapted to multiphoton microscopy. This method achieves super-resolved images by temporally modulating the excitation laser-intensity and by demodulating the higher harmonics from the saturated fluorescence signal. As a proof of principle, the improvement of the lateral and axial resolution has been measured on a sample of fluorescent microspheres. While the third harmonic already provides an enhanced resolution, we show in this work that a further improvement can be obtained with an appropriate linear combination of the demodulated harmonics.In the end, a near twofold improvement of the resolution has been obtained in the lateral but also in the axial directions. This improvement is in agreement with the estimated resolution improvement predicted in the theoretical and the mathematical analysis of the technique carried out in this work.We also present in vitro imaging of fluorescent microspheres incorporated in HeLa cells. Enhancements of lateral and axial resolution has been observed, showing that this super-resolution technique performs well in biological samples.Finally, the strengths and weaknesses of the technique have also been analysed and detailed to see in which niche in the world of biological imaging this method can find its place. To this end, its characteristics are compared to other super-resolution and super-localisation techniques that have been previously studied in this thesis.It points out that the imaging depth, the non invasiveness and the relatively low illumination power on the samples but also the limitation of the excited volume in multiphoton microscope coupled with the simple and cost-effective implementation as well as the relatively low illumination power on the sample used in the saturated excitation technique make this method an excellent candidate for deep in vivo studies trough scattering tissue like the skin.
-----------------------Résumé-----------------------Depuis la prédiction de Maria Göppert-Mayer dans les années 30 de la possibilité pour une molécule fluorescente d'être excitée simultanément par plusieurs photons et, plus récemment, depuis le développement des lasers pulsés, la microscopie multiphotonique s'est peu à peu développée pour finalement s'imposer aujourd'hui comme un des outils d'observation par fluorescence les plus performants pour les études de tissus épais diffusants, ou encore pour l'observation in vivo d'animaux. Que ce soit pour des études neurologiques, physiologiques ou morphologiques, l'aspect non invasif et la limitation du volume excité au volume focal ont rendu cet outil de microscopie indispensable aux biologistes.Cependant, dans un monde où les études biologiques nécessitent toujours de meilleurs microscopes et où la résolution spatiale en particulier doit toujours être améliorée, il convient de proposer des techniques permettant d'obtenir une meilleure résolution dans les trois dimensions et d'aller au-delà de la limite de diffraction définie par Ernst Abbe il y a plus d'un siècle.Dans cette thèse, la technique de saturation de l'excitation de la fluorescence est adaptée à la microscopie multiphotonique. Cette méthode permet d'obtenir des images de superrésolution en modulant temporellement l'intensité laser d'excitation et en démodulant les harmoniques supérieures présentes dans le signal saturé de fluorescence. La démonstration de principe sur des microsphères fluorescentes a été réalisée montrant une amélioration de la résolution latérale et axiale. Alors que l'utilisation de la troisième harmonique produit déjà une meilleure résolution, ce travail de thèse montre qu'une amélioration supplémentaire peut être obtenue en utilisant une combinaison linéaire particulière des harmoniques démodulées.Au final, un quasi doublement de la résolution a pu être observé tant dans les directions latérales que dans la direction axiale. Cette amélioration correspond à l'amélioration prédite dans l'analyse théorique et mathématique réalisée également dans ce travail.De plus, le passage aux études in vitro a été réalisé avec succès en observant des microsphères fluorescentes incorporées dans des cellules HeLa. Des améliorations de la résolution latérale et axiale ont également été observées montrant que cette technique de superrésolution peut être appliquée à l'étude d'échantillons biologiques. Les forces et les faiblesses de cette méthode sont également analysées et détaillées afin de voir dans quel créneau d'études biologiques la technique de saturation de l'excitation de fluorescence pourrait se faire une place. A cette fin, ses caractéristiques sont comparées aux autres méthodes de superrésolution et de superlocalisation détaillées dans la première partie de ce travail.Il en resort que l'importante profondeur d'imagerie, l'aspect non invasif et la limitation du volume excité de la microscopie multiphotonique couplés à la simplicité d'implémentation et les relativement faibles puissances utilisées pour saturer l'excitation font de cette technique un excellent candidat pour des études in vivo dans des zones en profondeur dans des milieux diffusants comme la peau.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie
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Leclerc, Pierre. "Développement d’un endomicroscope multiphotonique à deux couleurs pour l’imagerie du métabolisme énergétique cellulaire". Thesis, Limoges, 2017. http://www.theses.fr/2017LIMO0053/document.

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La microscopie multiphotonique est une modalité d’imagerie de pointe offrant des opportunités d’avancées remarquables en biologie mais aussi dans le domaine médical. Afin d’en exploiter pleinement le formidable potentiel au cœur même de la pratique clinique, le développement de nombreuses sondes miniaturisées à fibre optique pour l’endomicroscopie multiphotonique (EMMP) a eu lieu depuis de nombreuses années et dans de nombreux laboratoires français et étrangers. Il s’est pour l'instant confronté à des limitations majeures comme l’impossibilité de recueillir les signaux d’auto-fluorescence des tissus qui sont intrinsèquement faibles comme ceux venant des co-enzymes métaboliques NADH et FAD. Cette limitation compromet l'utilité de l’EMMP en la restreignant à une imagerie morphologique requérant un marquage exogène des tissus. Ce manuscrit présente une architecture d’EMMP permettant de dépasser cette limitation, capable de proposer une imagerie fonctionnelle du métabolisme cellulaire en temps réel, in vivo, in situ, sans marquage. Le prototype d’EMMP proposé est une amélioration du précédent, où les Grisms en réflexions sont remplacés par des Grisms en transmission, permettant d’élargir la bande spectrale d’utilisation et la transmission du système. Ce prototype voit aussi l’adjonction d’un second laser excitateur afin d’accéder aux fluorescences du NADH et du FAD. Les résultats démontrent capable que nous sommes à même d’imager les fluorescences cellulaires intrinsèques au travers de 5 mètres de fibre optique avec une résolution subcellulaire. Parmi celles-ci nous sommes capables d’exciter et de collecter spécifiquement les fluorescences du NADH et du FAD. Enfin nous détectons assez de photons pour disposer d‘informations quantitatives et donc de proposer une image du rapport d’oxydo-réduction optique en endomicroscopie
Nonlinear microscopy is a cutting edge imaging modality leading to remarkable step forward in biology but also in the clinical field. To use it at its full potential and at the very heart of clinical practice, there has been several development of fiber-based micro-endoscope. The application for those probes is now limited by few major restrictions, such as the impossibility to collect auto-fluorescence signal from tissues theses being inherently weak such as the fluorescence from NADH or FAD. This limitation reduces the usefulness of the micro-endoscope effectively restraining it to morphological imaging modality requiring staining of the tissue. Our aim is to go beyond this limitation, showing cellular metabolism monitoring, in real time, without any staining. The experimental setup is an upgrade of our precedent one where the reflection- based Grism stretcher is replace with a new generation transmission-based Grism stretcher. Another Laser was also added in order to tune the first laser at 860nm to allow FAD imaging and the second one to 760nm for NADH. The results prove that we assess and image the level of NADH and FAD at subcellular resolution through a five-meter-long fiber. Thus we demonstrate that we are capable of measuring the optical redox ratio in a micro-endoscopic configuration

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Quémener, Mireille. "Conception, fabrication et caractérisation d'un GRIN-axicon pour une application en microscopie multiphotonique". Master's thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/68755.

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Les avancées technologiques concernant la microscopie ont permis la création d'une grande variété de systèmes optiques dédiés à l'investigation du comportement dynamique des cellules in vivo. En neuroscience, le dé réside dans l'observation des interactions entre des neurones marqués d'un fluorophore qui sont situés à différentes profondeurs dans le tissu. Afin d'y arriver, il est nécessaire de balayer l'échantillon sur plusieurs plans transverses pour couvrir entièrement son volume. Puisque cette procédure diminue la résolution temporelle, il a été proposé d'utiliser un axicon pour augmenter la profondeur de champ du microscope et réduire le nombre de balayages à effectuer. Cependant, l'axicon est di cile à fabriquer et possède généralement des défauts sur la pointe du cône, dégradant ainsi la qualité de la composante. En vue de remplacer l'axicon par une autre composante optique dont la fabrication n'entraîne pas de défaut, il a été envisagé d'utiliser une lentille à gradient d'indice couplée à une lentille simple (GRIN-axicon). Des simulations ont montré que le GRIN-axicon a le potentiel de produire un faisceau Bessel de bonne qualité. Toutefois, les tests expérimentaux ont été très brefs et il est nécessaire d'investiguer davantage le comportement de cette nouvelle composante en laboratoire. L'objectif de ce projet de maîtrise est donc de concevoir, fabriquer et caractériser un GRIN-axicon pour une application en microscopie multiphotonique. Comme objectif secondaire, on souhaite approfondir la théorie reliée à cette nouvelle composante.
Technological advances in microscopy have led to the creation of a wide variety of optical systems dedicated to the investigation of the dynamic behavior of cells in vivo. In neuroscience, the challenge lies in the observation of interactions between labeled neurons located at different depths in the tissue. In order to achieve this, it is necessary to scan the sample on several transverse planes to fully cover its volume. Since this procedure decreases the temporal resolution, it has been proposed to use an axicon to increase the depth of field of the microscope and reduce the number of scans to be performed. However, the axicon is di cult to manufacture and usually has defects on the tip of the cone, thus degrading the quality of the component. In order to replace the axicon by another optical component easier to manufacture, the use of a graded index lens coupled to a single lens (GRIN-axicon) was considered. Simulations have shown that the GRIN-axicon has the potential to produce a good quality Bessel beam. However, experimental tests have been very limited and it is necessary to further investigate the behaviour of this new component in the laboratory. The objective of this master's project is therefore to design, manufacture and characterize a GRIN-axicon for application in multiphoton microscopy. As a secondary objective, we wish to deepen the theory related to this new component.

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Alnama, Koutayba. "Photolyse VUV et spectroscopie d'Ionisation MultiPhotonique Résonante IMPR des petits hydrocarbures d'intérêt astrophysique". Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112081.

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Les travaux effectués au cours de cette thèse, sont concentrés sur deux thèmes: le premier est la dissociation de petits hydrocarbures d'intérêt astrophysique (éthylène, C2H4, allène et propyne C3H4) par le rayonnement synchrotron dans le domaine VUV (7-23 eV). La dissociation étudiée par analyse des spectres de fluorescence des photofragments, nous a permis de sonder les différentes voies de dissociations à partir des états excités uniquement. Toutes ces voies observées à partir des états excités de l'éthylène sont observées sans aucune barrière. Une compétition forte entre la dissociation vers des radicaux neutres et l'ionisation vers différents états excités ionique est mise en évidence. L'observation de la voie de dissociation CH(A)+CH3 donne une indication sur la formation de l'isomère éthylidène CH3CH dans la dissociation de l’éthylène. On a conclu aussi que l'isomérisation entre l’allène et le propyne est toujours présente sur toute la région d'excitation (7-23 eV) et prend une importance grandissante quand l'énergie d'excitation augmente, jusqu'à devenir le processus majeur à partir de 19 eV. Le second thème porte sur la spectroscopie REMPI à (3+2) et (3+1) photons de la molécule d'éthylène dans la domaine UV-visible. Une analyse de ces spectres a été faite. On a aussi enregistré des spectres REMPI-PES à (3+1), (3+2) photons pour les états 3s, 3s+24, 3s+2, 3d, 3d+24, 3d+2. Ces spectres montrent le caractère Rydberg de ces états mais ce caractère n'est pas pur. Des processus non adiabatiques interviendraient dans la région des états 3s, 3s+24 , 3s+2, ces processus sont moins probables pour les transitions vers l'état 3d
The work carried out during this thesis, is concentrated on two subjects: the first one is the dissociation of small hydrocarbons of astrophysical interest (ethylene, C2H4, allene and propyne C3H4) by synchrotron radiation in the VUV (7-23 eV) domain. The dissociation studied by analysis of the fluorescence spectra of photofragments, allowed us to probe the various dissociations pathways from the excited states. All these pathways observed from the excited states of ethylene are happened without any barrier. Strong competition between the dissociation to neutral radicals and the ionization to various excited ionic states is proved. The observation of the dissociation pathway CH(A) +CH3 gives an indication onto the formation of the ethylidene isomer CH3CH in the ethylene dissociation. We also concluded that the isomerisation between both isomers, allene and propyne, is always present over all the excitation energy (7-23 eV) and grows in importance when the excitation energy increases, until it becomes the major process from 19 eV. The second subject concerns the REMPI spectroscopy 3+2 and 3+1 photons of ethylene in the UV-visible region. A vibrational analysis of these spectra was made. We also recorded some REMPI-PES spectra 3+1, 3+2 photons for 3s, 3s+24, 3s+2, 3d, 3d+24, 3d+2 states. These spectra show Rydberg character of these states but this character is not pure. Nonadiabatic processes could happen in 3s, 3s+24, 3s+2 states region, these processes are less likely for the transitions towards the 3dstate

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Ogor, Florie. "Microfabrication 3D par polymérisation multiphotonique massivement parallélisée pour des applications photoniques et biomédicales". Electronic Thesis or Diss., Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2024. http://www.theses.fr/2024IMTA0413.

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Les structures de taille submicroniques en 3D sont utiles dans de nombreux domaines (photonique,optique, biologie...). La fabrication de telles structures est difficile. La polymérisation multiphotonique est une technique adaptée, mais les temps de fabrication actuels sont longs (une journée pour fabriquer une structure d’un mm3), rendant la production industrielle couteuse et limitant le développement de ces structures. Nous présentons notre contribution au développement et à l’optimisation d’un procédé de fabrication rapide de ces structures par polymérisation multiphotonique massivement parallélisée. Deux techniques de parallélisation sont étudiées à IMT Atlantique : une avec un élément optique diffractif, et l’autre, plus étudiée dans cette thèse, avec un modulateur spatial de lumière en configuration imagerie et une résine ultrasensible TTA (annihilation triplet-triplet), permettant d’écrire avec 1920×1080 faisceaux en parallèle. L’utilisation de multiples faisceaux d’écriture peut entraîner des effets de proximité qui limitent la résolution. Nous présentons notre simulation numérique du processus photochimique pour comprendre, prédire et corriger ces effets. Ensuite, nous présentons des améliorations effectuées, identifiées grâce aux simulations et à une meilleure compréhension du système optique. La méthode de fabrication développée permet de fabriquer des structures avec une résolution d’environ un micromètre en X,Y et de plusieurs dizaines de micromètres de hauteur sur des surfaces de l’ordre du cm2 en quelques minutes. Enfin, des exemples d’applications en biologie et en ophtalmologie, adaptés à ces performances, sont présentés
Submicron 3D structures are required in many fields (photonics, optics, biology, etc.). Fabricating such structures is difficult. Multiphoton polymerization is a suitable technique, but current fabrication times are long (one day to fabricate a mm3 structure), making industrial production costly and limiting the development of these structures. We present our contribution to the development and optimization of a massively parallelised multiphoton polymerization fabrication process for these structures. Two parallelization techniques are investigated at IMT Atlantique: one using a diffractive optical element and another, studied in this thesis, using a spatial light modulator in an imaging configuration and an ultra-sensitive TTA resist (Triplet-Triplet Annihilation), enabling writing with 1920 × 1080 beams in parallel. The use of multiple write beams can lead to resolution limiting proximity effects. We present our numerical simulation model of the photochemical process to understand, predict and correct these effects. We present possible improvements based on these simulations and the improved understanding of the optical system. The fabrication method we have developed enables us to fabricate structures with a resolution of around one micrometer in X,Y and several tens of micrometers in height on surfaces of the order of cm2 in just a few minutes. Finally, examples of applications in biology and ophthalmology, adapted to the photoplotter performance are presented

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Canonge, Rafael. "Imagerie moléculaire 3D quantitative des tissus en utilisant la microscopie Raman cohérente sans marquage". Thesis, Ecole centrale de Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDM0010/document.

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Cette thèse porte sur l'utilisation et le développement de techniques de microscopie multiphotonique pour l'imagerie d'échantillons biologiques humains. Une plateforme d'imagerie multiphotonique utilisant les contrastes non linéaires sans marquage tels que la fluorescence à deux photons, la génération de seconde harmonique, et les mécanismes Raman cohérent (CARS et SRS) a été conçue et développée au cours de cette thèse, et les travaux expérimentaux suivant deux axes de recherche principaux sont présentés.Dans une première partie , l'imagerie tridimensionnelle et sans marquage des muqueuses du système digestif humain est comparée aux images histologiques classiques avec marquages colorimétriques. Nous montrons que les techniques multiphotoniques utilisées permettent de reconstituer la structure et de discerner les différents éléments moléculaires présents dans les tissus dans le but d'obtenir une caractérisation des zones touchées par le développement de tumeurs cancéreuses
This thesis focuses on multiphotonic microscopy techniques development and use in order to image human biological samples. A multiphotonic imaging setup using label-free nonlinear contrasts mechanisms such as two-photons fluorescence, second harmonic generation, or stimulated Raman effect (CARS or SRS) has been designed and developped during this PhD, and I present the experimental work in two main research topics.In a first part, we compare label-free 3D imaging with classic histological imaging using colorimetric labels in human digestive system. We show that multiphotonic technics allow to reconstruct the organization and discern the molecular compounds inside the tissues, in order to get a caratérization of the cancerous tumors developpement.The second part is related to the application of our multimodal setup to the quantitative study of real active molecular compounds real time penetration into in vivo human skin. We show that multiphotonic microscopy make possible to mesure active molecules in depth 3D concentration in the skin in order to understand transcutaneous diffusion mechanisms in cosmetic and pharmacological applications

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GUIZARD, STEPHANE. "Effet zeeman dans les etats de rydberg de no, sondes par ionisation multiphotonique resonnante". Paris 11, 1990. http://www.theses.fr/1990PA112373.

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L'objet de ce travail est l'etude des effets d'un champ magnetique sur la structure electronique des etats de rydberg d'une molecule diatomique, le monoxyde d'azote (no). Les etats de rydberg sont observes par ionisation multiphotonique resonnante et double resonnance, au moyen de lasers pulses accordables en frequence. L'intensite des couplages entre l'electron de rydberg et le cur moleculaire suit des lois d'echelle en fonction du nombre quantique principal (n) et nous avons observe, avec un champ magnetique constant, des situations de champ faible, intermediaire et fort en sondant des etats de rydberg de plus en plus eleves. Ainsi le couplage spin-orbite domine dans l'etat fondamental alors que l'effet paschen-back pour le spin se manifeste des les premiers etats de rydberg. Dans les etats de rydberg non-penetrants, la structure fine electronique est determinee par les interactions a longue portee, dues au moment quadrupolaire et a la polarisabilite de l'ion. Ces termes anisotropes diminuent rapidement avec n et nous observons pour la premiere fois l'effet paschen-back pour le moment orbital electronique dans une molecule. La competition entre les couplages intramoleculaires et l'interaction avec le champ magnetique externe est analysee, pour les premiers etats de rydberg, par un calcul perturbatif. De plus, un modele base sur la theorie du defaut quantique et valable dans un plus grand domaine d'energie, est propose. Enfin, l'effet zeeman diamagnetique est mis en evidence pour la premiere fois a haute resolution dans une molecule. Les resultats sont interpretes quantitativement en termes de deplacement de niveaux et de melange entre series np et nf par effet zeeman quadratique

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Boyé-Péronne, Séverine. "Etude expérimentale de la structure et de la dynamique des états de Rydberg de la molécule d'acétylène par excitation laser multiphotonique et rayonnement synchrotron : approche théorique de l'isomère vinylidène, application astrophysique". Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112259.

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La molécule d'acétylène, très abondante dans les enveloppes circumstellaires et les atmosphères cométaires, joue un rôle majeur dans la chimie du carbone interstellaire. Le travail présenté dans cette Thèse est une contribution expérimentale à l'étude des mécanismes de relaxation des états de Rydberg de C2H2. Ces états très excités dominent le spectre d'absorption de C2H2 dans le domaine VUV et sont plus ou moins prédissociés, ce qui en fait des états-relais privilégiés du processus de fragmentation. Une première étape visant à compléter la spectroscopie des états de Rydberg de C2H2 a été réalisée par ionisation multiphotonique résonante. Dans un deuxième temps, la voie de relaxation dissociative a été sondée en excitant sélectivement ces états à l'aide du rayonnement synchrotron d'Orsay. L'émission de fluorescence visible dispersée des fragments radicalaires carbonés C2H, CH et C2 a été analysée en fonction de l'énergie d'excitation déposée dans la molécule-mère grâce à un système optique original, mis au point afin d'optimiser la collection de fluorescence visible. Les résultats marquants concernent la caractérisation d'une seule voie de dissociation C2H2 + hv --> C2H + H sous le premier seuil d'ionisation et l'ouverture d'autres voies au-dessus de ce seuil, notamment celle de la fragmentation concertée avec élimination moléculaire de H2. L'évolution du quasi-continuum d'émission du radical C2H (entre 400 et 850 nm) a été expliquée par la production de ce fragment dans des niveaux de pliage très excités de l'état A, dans la région de la barrière à l'isomérisation. Enfin, un effort de caractérisation théorique de l'isomère vinylidène H2CC de l'acétylène a été entrepris afin de mieux comprendre la voie d'isomérisation. Des calculs de chimie quantique ab initio ont permis de préciser, pour la première fois, la structure et la nature valence/Rydberg des 12 premiers états excités singulets du vinylidène jusqu'à une énergie de 10eV au-dessus de l'état fondamental
The acetylene molecule (C2H2) is an abundant species in circumstellar envelopes and cometary atmospheres, and plays a crucial role in interstellar carbon chemistry. This Thesis consists of an experimental investigation of the relaxation mechanisms in the Rydberg states of C2H2. These excited states dominate the VUV absorption spectrum of acetylene, and are known to be predissociated to some degree. They may therefore be considered as doorway states towards fragmentation processes. The initial goal of this work was to complete the spectroscopy of C2H2 Rydberg states, using the technique of Resonant Multiphoton Ionization with pulsed nanosecond lasers. Subsequently, the dissociative relaxation pathways were probed through selectively excited Rydberg states in experiments carried out in the Synchrotron Radiation Facility in Orsay (Super-ACO). The visible fluorescence emission of the carbonated fragments C2H, CH and C2 have been analyzed as a function of the excitation energy utilizing an original optical system, designed to optimize the visible fluorescence collection. The main body of results deal with the characterization of a unique dissociative channel C2H2 + hv --> C2H + H below the first ionization potential (IP). Above the IP, many other channels are open, such as concerted fragmentation combined with molecular H2 elimination. The evolution of the C2H radical quasi-continuous emission (range 400-850 nm) has been explained by the production of C2H in highly excited bending levels of the A state, in the region of the isomerisation barrier. Finally, a theoretical characterization has been performed of the vinylidene isomer H2CC of acetylene, in order to better understand the isomerisation channel. Via quantum chemistry ab initio calculations, the structure and nature (valence or Rydberg) of the first 12 excited singlet states of vinylidene have been determined for the first time, up to 10eV above the ground state

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Boksebeld, Maxime. "Elaboration et caractérisation de nanoparticules hybrides pour la microscopie multiphotonique et la thérapie ciblée du cancer". Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEC029/document.

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Cette thèse décrit l’élaboration de nouvelles nanosondes disposant de propriétés permettant leur utilisation pour la microscopie multiphotonique ainsi que la thérapie ciblée du cancer. Dans un premier temps, ce travail s’est concentré sur la synthèse de nanoparticules actives en optique non linéaire et pour la photothérapie. Différents types de nanoparticules ont ainsi été élaborées et caractérisées comme des nanobâtonnets d’or, des nanoparticules de carbure de silicium ou de niobate de potassium, et des nanohybrides couplant ces différentes briques de base. Les nanoparticules ont ensuite été fonctionnalisées par des biomolécules comme l’acide folique afin de leur conférer des propriétés de ciblage spécifique vis-à-vis des cellules cancéreuses. La fonctionnalisation de surface des nanoparticules a été caractérisée de manière approfondie par des techniques avancées telles que la spectroscopie infrarouge, XPS et ToF-SIMS. Dans un second temps, les propriétés optiques non linéaires et thérapeutiques de ces nanoparticules ont été étudiées. Ainsi, ces nanosondes ont été utilisées avec succès pour réaliser le marquage de cellules saines et le ciblage spécifique de cellules cancéreuses pour la microscopie multiphotonique. Enfin, les propriétés photothérapeutiques de ces nanoparticules ont également été étudiées pour réaliser la destruction photoinduite de cellules cancéreuses
This thesis describes the synthesis of new nanoprobes with properties allowing their use for cancer-targeted multiphotonic microscopy and cancer phototherapy. On the one hand, this work was focused on the synthesis of nanoparticles with non-linear optical and phototherapeutic properties. Different nanoparticles were synthesized and used like gold nanorods, silicon carbide or potassium niobate nanoparticles, and nanohybrids coupling these previous nano-building blocks. These nanoparticles were functionalized with biomolecules like folic acid to provide specific cancer-targeting properties. The surface chemistry of these nanoparticles was carefully evaluated through advanced characterization techniques such as infrared spectroscopy, XPS and ToF-SIMS. On the other hand, optical and therapeutic properties of these nanoparticles were studied. These nanoprobes were successfully used to perform healthy cells labelling and cancer cells targeting for multiphotonic microscopy. Phototherapeutic properties of our nanoparticles were also used to induce light-triggered cancer therapy

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Paul, Pierre-Marie. "Ionisation multiphotonique xuv-ir : etudes et applications a la mesure d'impulsions xuv femto et atto secondes". Paris 6, 2001. http://www.theses.fr/2001PA066349.

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Ce travail de these a pour cadre general l'etude des transitions multiphotoniques impliquant un photon xuv et un ou plusieurs photons infrarouges. En effet, lorsqu'un rayonnement xuv monochromatique photoionise un atome en presence d'un rayonnement electromagnetique infrarouge intense, plusieurs photons infrarouges peuvent etre absorbes, au-dessus du seuil d'ionisation, en exces du photon xuv. Le but de ce travail de these est l'etude des proprietes de certains de ces processus dits a plusieurs couleurs dans la limite perturbative et au-dela. La mise en uvre de ce type d'experiences est grandement facilitee lorsqu'on utilise comme source xuv les harmoniques d'ordres eleves generes dans les gaz rares. Les recherches relatees dans ce travail de these presentent un aspect fondamental et un aspect applique. Du point de vue fondamental, nous avons mis en evidence des effets comme, l'interference entre les differents chemins quantiques d'une transition a deux photons/trois couleurs, le dichroisme circulaire et la modification des distributions angulaires de photoelectrons en presence du champ infrarouge intense. Nous avons egalement initie les premieres recherches concernant la double photoionisation a deux photons et deux couleurs. Cette derniere experience d'une grande difficulte est susceptible de fournir les premiers resultats prochainement. Du point de vue des applications, nous avons developpe deux methodes originales permettant la mesure d'une impulsion xuv avec une resolution de 3fs et celle du battement attoseconde d'un groupe d'harmoniques d'ordres consecutifs. Cette derniere methode permet la reconstruction d'un train d'impulsions attosecondes par mesure des phases relatives d'un groupe d'harmoniques d'ordres consecutifs. Nous avons pu ainsi mesurer, pour la premiere fois, des impulsions de 250 as de duree.

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Foulquier, Jean-Noël. "Excitation multiphotonique du xénon au voisinage de l'état 1P analyse spectroscopique et génération de l'harmonique trois". Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37597726c.

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Asselin, Pierre. "Etude de systemes moleculaires neutres et ioniques par spectroscopie de photoelectrons associee a l'ionisation multiphotonique resonnante". Paris 11, 1992. http://www.theses.fr/1992PA112327.

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La spectroscopie de photoelectrons associee a la methode d'ionisation multiphotonique resonnante (spe-impr) est une technique appropriee pour realiser la spectroscopie vibrationnelle de l'etat fondamental des systemes ioniques polyatomiques. Le principe en est le suivant: un premier photon en resonance avec un niveau vibrationnel de l'etat intermediaire excite la molecule dans un etat vibronique particulier. Un deuxieme photon ionise la molecule. Differents niveaux vibrationnels de l'ion permis par le principe de franck-condon sont ainsi peuples. La mesure de l'energie de l'electron a l'aide d'un spectrometre de photoelectrons a bouteille magnetique a fourni des informations sur les frequences de vibration ainsi que sur les populations vibrationnelles de l'etat fondamental des cations chlorobenzene et benzene. Par ailleurs, la spe-impr ouvre une voie nouvelle dans l'etude de la spectroscopie et de la dynamique des etats hautement excites des systemes neutres, en realisant l'etape d'ionisation avec deux photons. Dans la molecule de chlorobenzene, trois etats de rydberg et quatre etats de valence entre 6. 8 et 8. 2 ev ont ete identifies. Une etude detaillee des processus non radiatifs tels que la redistribution vibrationnelle intramoleculaire (rvi) dans le domaine proche de l'origine des etats de valence s#n(n>1) a ete effectuee

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Pena, Ana-Maria. "Génération de seconde harmonique par le collagène et application à l'étude de fibroses par microscopique multiphoton". Palaiseau, Ecole polytechnique, 2006. http://www.theses.fr/2006EPXX0026.

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Rouille, Gaël. "Contribution à l'étude de la molécule d'oxygène par diffusion Raman et par ionisation multiphotonique augmentée par résonance". Dijon, 1994. http://www.theses.fr/1994DIJOS071.

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AL’ état électronique de base de la molécule dioxygène est étudié à l'aide de la spectroscopie par diffusion Raman stimulée (DRS). La haute résolution du spectromètre dont la sensibilité est augmentée par l'utilisation d'une cuve à diffusion à multiples passages a permis de résoudre les triplets oO et sS de la bande fondamentale. Les mesures issues de cette observation, combinées à celles obtenues par d'autres auteurs par spectroscopie d'absorption de micro-ondes, ont permis d'obtenir le meilleur jeu actuel de constantes moléculaires décrivant les deux premiers états vibrationnels jusque dans leur structure fine. Les constantes vibrationnelles et rotationnelles des deux états vibrationnels supérieurs sont déduites de l'observation des triplets qQ non-résolus des deux premières bandes chaudes. La comparaison de spectres obtenus par DRS et par diffusion Raman anti-stokes cohérente (DRASC) a montré la plus grande sensibilité de la spectroscopie par DRASC, surtout si le signal non-résonnant est éliminé par une technique de polarisation. Une approche de la spectroscopie par ionisation multiphotonique augmentée par résonance (IMPAR) est effectuée avec une application au dioxygène. Les photoionisations sont détectées à l'aide d'un arrangement d'électrodes original permettant de travailler avec un gaz statique à température ambiante et à une pression de l'ordre du torr. Le dispositif conçu a permis d'observer le processus IMPAR à deux plus un photon de la même couleur à partir de l'état électronique de base du dioxygène via l'état de Rydberg prédissocié d. Le calcul des intensités des transitions mises en jeu dans le processus est effectué. En tenant compte de la largeur de raie observée et des constantes moléculaires décrivant l'état d déterminées par d'autres auteurs, un spectre théorique en bon accord avec le spectre observe est obtenu.

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Ripoche, Xavier. "Ionisation et dissociation multiphotonique resonnante appliquees a la spectroscopie de cations polyatomiques-spectroscopie vibronique du cation chlorobenzene". Paris 11, 1990. http://www.theses.fr/1990PA112221.

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Une nouvelle technique de spectroscopie d'ions polyatomiques est presentee. Son principe repose sur la dissociation multiphotonique resonnante (dmpr) des ions. La detection des fragments ioniques permet la mesure des etats vibroniques. Les etats non radiatifs peuvent etre etudies par cette methode, ce qui n'est pas possible avec les techniques spectroscopiques reposant sur la detection des photons. Les etats electroniques des systemes polyatomiques ioniques etant dans la plupart des cas non radiatifs. Ces dernieres techniques sont bien souvent inutilisables. Le principe de la methode est le suivant: les ions sont formes avec un premier laser par ionisation multiphotonique resonnante (impr) dans un spectrometre de masse a temps de vol. Avec un deuxieme laser de longueur d'onde variable, les ions sont fragmentes par dissociation multiphotonique resonnante a deux photons. Le premier photon est resonnant avec la transition vibronique a mesurer et le second apporte l'energie suffisante a la dissociation. La mesure du rendement d'ions fragments en fonction de la longueur d'onde du deuxieme laser reflete la spectroscopie de premiere la transition resonnante. Nous avons illustre la technique dmpr-impr par l'etude de la spectroscopie vibronique du cation chlorobenzene

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Ducourthial, Guillaume. "Développement d'un endomicroscope multiphotonique compact et flexible pour l'imagerie in vivo haute résolution de tissus biologiques non marqués". Thesis, Limoges, 2014. http://www.theses.fr/2014LIMO0004/document.

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La microscopie multiphotonique est un outil essentiel d’investigation en biologie cellulaire et tissulaire. Son extension à l’endoscopie est l’objet d’intenses efforts de recherche pour des applications en neurosciences (imagerie cérébrale du petit animal) ou en clinique (diagnostic précoce, aide à la biopsie). Ce manuscrit porte sur le développement d’un endomicroscope multiphotonique présentant des performances inédites. Ce dispositif est alimenté par un oscillateur titane-saphir standard. Vient ensuite un module de pré-compensation des distorsions linéaires et non linéaires se produisant dans la fibre endoscopique. Ce module permet d’obtenir des impulsions compressées de 39 fs à la sortie d’une fibre microstructurée air-silice innovante à double gaine de 5 mètres de long qui est optimisée pour l’excitation multiphotonique (cœur central de 3,4 µm à maintien de polarisation) et la collection du signal produit par les cibles biologiques. A l’extrémité de la fibre, on trouve une sonde endoscopique, de 2,2 mm de diamètre pour 37 mm de long, composée d’un micro-scanner à fibre optique et d’un micro-objectif achromatique de distance de travail supérieure à 400 µm. La résolution spatiale de l’appareil vaut 0,83 µm et l’acquisition se fait en simultané sur deux canaux spectraux à 8 images/s. L’appareil a permis l’enregistrement d’images in vivo sans marquage des tubules et de la capsule rénale, respectivement par fluorescence à deux photons des flavines et par génération de second harmonique du collagène, avec 30 mW sur les tissus et jusqu’à 300 µm sous la surface de l’organe
Multiphoton microscopy is an essential investigative tool in cell and tissue biology. Its extension to endoscopy is the subject of intensive research for applications in neuroscience (brain imaging of small animals) or clinical (early diagnosis, help for biopsy). This manuscript focuses on the development of an endomicroscope with multiphoton unprecedented performance. This device is powered by a standard titanium-sapphire oscillator. Then comes a pre-compensation module of linear and nonlinear distortions occurring in the endoscopic fiber. This module provides compressed pulses of 39 fs at the direct output of 5 meters long innovative double-clad air-silica microstructured fiber which is optimized for multiphoton excitation (polarization maintaining central core of 3.4 µm) and the collection of the signal produced by biological targets. At the end of the fiber, there is an endoscopic probe, 2.2 mm in diameter and 37 mm long, composed of a micro fiber scanning system and an achromatic micro-objective with a working distance greater than 400 µm. The spatial resolution of the device is 0.83 µm and the acquisition is done simultaneously on two spectral channels at 8 frames/s. The device has recorded in vivo images without label of the tubules and the renal capsule, respectively by two-photon excitation fluorescence of flavins and second harmonic generation of collagen, with 30 mW on the tissues and 300 µm below the surface of the organ

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Daoud, Mohammed. "Méthodes d'adaptation à la symétrie et modèles pour des processus d'absorption multiphotonique d'ions de transition en symétrie finie". Lyon 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LYO10248.

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La theorie des processus d'absorption multiphotonique pour des ions de transition dans des cristaux est developpee dans un formalisme qui fait intervenir les techniques d'adaptation a la symetrie d'une chaine de groupes su(2)g* dans le but d'une prise en compte systematique de la symetrie g de l'environnement cristallin. Les avantages de ce formalisme sont mis en evidence au niveau du calcul des intensites d'absorption entre deux composantes stark et de l'obtention des regles de selection correspondantes. En preliminaire, nous avons repris le calcul de la probabilite d'absorption multiphotonique au moyen de la methode de la resolvante. Ensuite, nous avons developpe un modele pour decrire les transitions dipolaires electriques intra-configurationnelles nl#nnl#n a deux photons en incluant les contributions du couplage spin-orbite, de l'interaction du champ cristallin et de l'effet de la polarisation des coordinats dans un schema pleinement adapte a la symetrie. Puis, nous avons elabore un modele theorique, reposant aussi sur l'utilisation des techniques d'adaptation a la symetrie, pour l'etude des transitions dipolaires electriques inter-configurationnelles biphotoniques nl#nnl#n#-#1nl(avec(-)#l#+#l#=-1) en tenant compte des contributions des composantes impaires du champ cristallin et de la polarisation des coordinats. Finalement, nous avons developpe un modele general pour calculer l'intensite d'absorption dipolaire electrique (respectant ou violant les regles de selection sur la parite) a p photons. Les differents modeles etudies debouchent tous sur des expressions compactes pour le calcul de l'intensite des transitions entre deux niveaux stark. Une application est faite pour les transitions intra-configurationnelles 3d#83d#8 a deux photons pour l'ion ni#2#+ dans la maille cubique de mgo et pour les transitions inter-configurationnelles 4f5d pour l'ion ce#3#+ dans les cristaux caf#2 de symetrie c#4#v et lupo#4 de symetrie d#2#d

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MONARD, HUGUES. "Proprietes optiques de films granulaires metalliques. Utilisation de ces films en tant que photocathodes fonctionnant en regime multiphotonique". Paris 7, 1996. http://www.theses.fr/1996PA077247.

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Depuis les annees 80, la photoemission est utilisee pour produire des paquets d'electrons courts, exploitable pour un accelerateur. L'avantage principal de la photoemission reside dans le temps de reponse immediat de l'emetteur d'electrons a l'excitation laser. Le faisceau d'electrons reproduit ainsi fidelement la structure temporelle du faisceau laser. Aujourd'hui, beaucoup de photoinjecteurs utilisent des photocathodes semi-conductrices eclairees avec un laser dans le visible. Ces cathodes sont de bon emetteurs d'electrons, mais elles ont une duree de vie assez courte de quelques heures. La volonte d'augmenter cette duree de vie nous amene a considerer l'emploi des metaux, chimiquement plus stables. A l'inverse des semiconducteurs, les metaux ne sont pas de bons emetteurs d'electrons. De plus, dans le visible, nous sommes contraint d'explorer la voie de la photoemission multiphotonique. Il est cependant possible d'augmenter leur capacite a emettre des electrons en utilisant des absorptions de lumiere creees a travers l'excitation de resonances plasmons dans des grains metalliques (pour certaines longueurs d'onde). Cette these constitue une etude essentiellement experimentale sur la possibilite d'utiliser l'effet photoelectrique multiphotonique, comme principe physique d'une source d'electrons, avec l'aide de l'excitation de resonances plasmons dans des films minces granulaires metalliques

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Foulquier, Jean-Noël. "Excitation multiphotonique du xenon au voisinage de l'etat **(1)p::(1) : analyse spectroscopique et generation de l'harmonique trois". Toulouse 3, 1986. http://www.theses.fr/1986TOU30004.

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Etude experimentale de l'emission en uv extreme de xe sous des pressions de 10**(-1) a 700 torr, apres absorption de 3 photons laser. Analyse des spectres d'excitation et d'emission. Excitation de l'etat **(1)p::(1) sous faible pression, qui peut creer l'etat **(2)p::(10) par transfert d'energie collisionnel ou absorber un photon laser conduisant a des etats ionises, tous ces etats peuplant par cascades les etats **(3)p::(1) et **(3)p::(2) donnant les emissions en uv extreme. A haute pression, excitation de xe::(2)* (**(1)u(**(1)p::(1)) ) par absorption de 3 photons laser et/ou 1 photon uv extreme genere par l'harmonique 3 du laser; observation de 3 emissions a 128,147 et 168 nm. Mise en evidence de defauts de luminescence dans les spectres d'excitation, lies a un processus d'ionisation et/ou des resonances entre niveaux vibrationnels d'excimeres. Etude theorique et experimentale de l'harmonique 3 dans la zone de dispersion negative proche de la transition **(1)s::(0) -> **(1)p::(1). Evaluation de la susceptibilite x**((3)), du defaut de phase par atome c(lambda ) et du rendement de conversion

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Lê, Thi Ngà. "Etude structurale de biomolécules de grandes tailles, en phase gazeuse, par spectroscopie infrarouge, spectrométrie de mobilité ionique et dissociation induite par attachement d'électron". Thesis, Paris 13, 2014. http://www.theses.fr/2014PA132017.

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Cette thèse présente une étude expérimentale et théorique de peptides protonés contenant plusieurs dizaines d’atomes en phase gazeuse. Le premier objectif de ce travail consistait à coupler trois techniques expérimentales complémentaires, la spectroscopie IRMPD, la spectrométrie de mobilité ionique et la dissociation induite par attachement d’électron (ECD), afin de caractériser la structure des peptides amyloïdes Aβ₁₂-₂₈ et de tryptophane zippers TZ1 et TZ4. L’originalité de cette étude porte sur l’analyse de la distribution d’intensité des fragments c/z obtenus en ECD en relation avec les informations structurelles obtenues par mobilité et IRMPD. Grâce à cette approche combinée, nous avons pu proposer les structures les plus probables adoptées en phase gazeuse par ces peptides flexibles. Nous avons montré que la structure native des peptides n’était pas conservée au passage en phase gazeuse. L’interprétation des données expérimentales repose sur un travail théorique important alliant des dynamiques moléculaires utilisant un champ de force AMBER aux méthodes de chimie quantique au niveau DFT pour simuler les spectres vibrationnels des peptides. Le second axe de ce travail a porté sur la conception, la réalisation et la caractérisation d’une nouvelle technique de mise en phase gazeuse de biomolécules et leurs complexes non-covalents par désorption laser IR sur une micro-gouttelette liquide directement sous vide. Cette technique originale pourrait être une alternative aux techniques ESI et MALDI. Nous avons obtenu les premiers spectres de masse et optimisé les paramètres importants de l’expérience : longueur d’onde, intensité laser, résolution en masse du spectromètre à temps de vol. D’autres développements sont en cours pour améliorer la détection et la résolution en masse de ce type de source qui produit des ions avec une grande dispersion en énergie cinétique : piéger les ions dans une trappe quadrupolaire et entraîner les ions dans une détente supersonique
Gas-phase studies of large biological molecules have emerged with the advent of soft production methods of biomolecular ions under vacuum (like ESI or MALDI) combined to mass spectrometry. The first aim of this work was to use three complementary experimental techniques, namely IRMPD spectroscopy, ion mobility mass spectrometry and electron capture dissociation ECD to probe the gas-phase structures of amyloïd Aβ₁₂-₂₈ and tryptophan zippers TZ1 and TZ4 peptides. The main originality of this study is to analyse the specific c/z product ion abundances in ECD experiments with the structural information gained through IR spectroscopy and ion mobility experiments. With this complementary approach, we were able to assign the most probable gas-phase structures of these flexible peptides. In particular, it is shown that the native structure of the peptides is not conserved in the gas phase. This study relies on the interplay between experiments and theoretical calculations. To that end, we used several theoretical methods, ranging for molecular dynamics using a classical force field (AMBER) to quantum mechanics calculations to simulate the vibrational spectra of the peptides. The second aim of this work was to design, develop and optimize a unique device, coupling a novel source introducing biomolecules in the gas phase, based on laser desorption from liquid micro-droplets directly into vacuum, coupled with a time-of-flight mass spectrometer. This desorption source is an original alternative to the usual methods (ESI or MALDI). Through mass spectrometry techniques, it should allow investigating the complexation processes of non-covalently bound species in conditions as close as the ones encountered in solution. We have recently obtained the first mass spectra. Due to the high velocity spread of the desorbed ions, new developments are needed to improve the mass resolution. In particular, we plan to transfer the ions in a quadrupole ion trap and to perform the laser desorption in front a pulsed valve to stream the ions in the supersonic expansion

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Gallavardin, Thibault. "Chromophores à absorption multiphotonique pour l'imagerie et la photothérapie dynamique : synthèse, vectorisation, greffage sur nanoparticules d'or et propriétés spectroscopiques". Lyon, Ecole normale supérieure, 2010. http://www.theses.fr/2010ENSL0606.

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La thérapie photodynamique (PDT) est une méthode thérapeutique qui permet un ciblage spécifique de lésions par irradiation lumineuse localisée de photosensibilisateurs. L’utilisation d’une excitation biphotonique pourrait accroître son intérêt en augmentant sa profondeur de pénétration dans les tissus et en confinant son activité au point focal d’un laser. Cependant, peu de chromophores actifs à deux photons ont été optimisés pour des applications biologique, car ils possèdent généralement de longues chaînes conjuguées qui les rendent très hydrophobes. Le recours à un vecteur nanométrique tel que les nanoparticules d’or, capable de se concentrer dans les tumeurs, pourrait être une stratégie intéressante; d’autant plus que celles ci possèdent aussi des propriétés optiques susceptibles d’influencer la spectroscopie de chromophores placés à leur voisinage
Photodynamic therapy (PDT) is a therapeutic method which allows the specific targeting of lesions by the localized irradiation of photosensitizers. Biphotonic excitation should improve this method by increasing its penetration depth in biological tissues and restricting strictly its activity at the focal point of a laser. However, few biphotonic dyes has been optimized for biological applications because it are generally constituted by extended pi-conjugated chains which make them very hydrophobic. Nanometric drug delivery agents should be of great interest to tackle this problem thanks to their preferential accumulation in tumors. Gold nanoparticles are still more interesting because they possess intrinsic optical properties which may influence the efficiency of photosensitizers and imaging agents at their vicinity

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Samson, Karen. "Imagerie multiphotonique de la sérotonine par contraste endogène : Vers un outil pour évaluer la concentration de la sérotonine in vivo". Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/28895/28895.pdf.

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La sérotonine (5-HT) est un neurotransmetteur régulant plusieurs fonctions fondamentales du corps : la thermorégulation, le comportement sexuel et alimentaire, le cycle éveil-sommeil, la perception de la douleur, l'anxiété, le contrôle moteur, mais elle est surtout connue pour le contrôle de l'humeur. Le manque de sérotonine dans le système nerveux central est associé aux maladies mentales. Ces maladies sont la dépression, le trouble bipolaire, l’anxiété, le trouble de panique, les phobies, les troubles obsessionnel-compulsifs et la schizophrénie. Un outil pour la détection de la sérotonine et de ses précurseurs nous permettrait d'étudier les mécanismes des diverses maladies impliquant un débalancement de la sérotonine. Dans le système nerveux central, la biosynthèse de la sérotonine se fait dans certains neurones du tronc cérébral. La sérotonine, tout comme son précurseur le tryptophane (Trp), est fortement fluorescente en comparaison à d'autres molécules endogènes. L’imagerie multiphotonique a été exploitée dans le cadre de ce projet pour détecter la sérotonine. Cette technique d’imagerie permet d’obtenir une bonne spécificité et d’offrir un sectionnement optique pour l’imagerie dans les cellules et les tissus. Différents processus d’excitation (à 2- et 3- photons) dans différentes conditions (cellules fixées ou non) ont été explorés afin d’optimiser la détection de l’autofluorescence de la sérotonine. Nous avons donc d’abord développé un système d’imagerie capable de détecter la fluorescence des molécules de la biosynthèse de la sérotonine, excluant le tryptophane. Nous sommes capables de détecter ces espèces isolées à des concentrations avoisinant le milli molaire en solutions. La méthode a été testée dans deux modèles contenant de la sérotonine (cellules et tranches). Les mesures ont démontré un manque de spécificité et sensibilité lorsqu’utilisées dans des systèmes plus complexes que les simples solutions. Ce manque de spécificité et de sensibilité est discuté avec des pistes d’amélioration pour les projets futurs, incluant l’utilisation d’autres modèles mieux contrôlés et d’autres techniques optiques plus avancées.
Serotonin (5-HT) is a neurotransmitter regulating several basic functions of the body: thermoregulation, sexual and food behavior, the sleep-wake cycle, perception of pain, anxiety, motor control, but is best known for control of mood. The lack of serotonin in the central nervous system is associated with mental illness. These diseases are depression, bipolar disorder, anxiety, panic disorder, phobias, obsessive-compulsive disorder and schizophrenia. A detection tool of serotonin and its precursors would allow us to study the mechanism of various diseases involving an imbalance of this neurotransmitter. In the central nervous system, the biosynthesis of serotonin occurs in specific neurons of the brainstem. Serotonin, like its precursor tryptophan (Trp), is highly fluorescent in comparison to other endogenous molecules. Multiphoton fluorescence excitation has been used in this project to detect serotonin without exogenous labels. This fluorescence imaging technique provides a good specificity as well as optical sectioning for imaging in cells and tissues. Different excitation processes (two- and three-photon) under different conditions (fixed cells or not) were explored to optimize the detection of autofluorescence of serotonin. We therefore first developed an imaging system capable of detecting the fluorescence of molecules involved in the biosynthesis of serotonin, excluding tryptophan. We are able to detect these isolated species in solution at concentrations near a millimolar. The method was tested in two models containing serotonin (cells and slices). The measurements have shown a lack of specificity and sensitivity when used in systems more complex than simple solutions. This lack of specificity and sensitivity is discussed with possible improvements for future project including the use of other models with better control of serotonin concentrations, of other more advanced optical techniques such as fluorescence lifetime imaging.

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Morlet-Savary, Fabrice. "Analyse de contours rotationnels de bandes d'absorption vibroniques de cations aromatiques formes par ionisation multiphotonique resonnante : distribution rotationnelle non boltzmanienne". Paris 11, 1990. http://www.theses.fr/1990PA112280.

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L'analyse rotationnelle de contours rotationnels de bandes vibroniques a ete effectuee sur des cations aromatiques prepares par ionisation multiphotonique resonnante (impr). La methode spectroscopique originale appliquee au cation de chlorobenzene associe la methode impr a deux photons pour la preparation des ions dans des niveaux bien definis avec la dissociation resonnante a deux photons (dmpr) comme sonde de l'etat electronique excite par le premier photon. Les ions sont finalement detectes a l'aide d'un spectrometre de masse a temps de vol. Au cours de la preparation des ions par (impr), seule une fraction de la distribution rotationnelle de type boltzmann dans l'etat fondamental de la molecule neutre est transportee dans l'etat fondamental du cation. Cette distribution rotationnelle hors equilibre thermique se reflete dans le contour rotationnel de la bande d'absorption vibronique du cation. Afin de caracteriser ces distributions et de deduire des informations sur le systeme ionique, un programme de calcul (profil) a ete ecrit pour simuler ces contours. Grace a ce programme, nous avons reproduit avec un bon accord les contours rotationnels experimentaux observes dans la transition electronique du cation de chlorobenzene et deduit des constantes spectroscopiques sur ce systeme non radiatif

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Fabre, Aurélie. "Voies des peptides endogènes sérotonine et somatostatine et application de la microscopie multiphoton dans la fibrose pulmonaire". Paris 7, 2007. http://www.theses.fr/2007PA077237.

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La fibrose pulmonaire idiopathique (FPI) est une maladie associant des lésions fibreuses et inflammatoires. La fibrose pulmonaire induite par la bléomycine chez la souris est acceptée comme le modèle expérimental de fibrose pulmonaire et permet l'utilisation d'agents potentiellement thérapeutiques et l'application de nouvelles techniques de microscopie et d'imagerie tissulaire. Nous avons étudié dans ce modèle deux peptides endogènes, la sérotonine (5-HT) et la somatostatine possédant respectivement des propriétés fibrosantes et anti-fibrosantes, par l'intermédiaire d'antagonistes ou d'analogues à des récepteurs cellulaires spécifiques. Nous avons montré que le blocage des récepteurs 5-HT2A et 5-HT2B, exprimés préférentiellement dans le poumon, par des antagonistes spécifiques (kétanserine et SB215505 respectivement), réduit la fibrose pulmonaire (collagènes totaux solubles et ARNm des procollagènes I et III) et la sécrétion de médiateurs classiquement impliqués dans ce processus (TGF-B1,CTGF, PAI-1). La voie de la somatostatine semble également impliquée, et ses récepteurs sstl, sst2, sst3; ssst4 et sst5 exprimés dans le poumon normal, avec une augmentation du sst-2 après instillation de bléomycine. Le traitement des souris avec une fibrose pulmonaire induite par la bléomycine par une dose quotidienne sous cutanée de SOM230, un analogue de la somatostatine, améliore la survie, diminue la concentration pulmonaire en collagène et l'expression du procollagène I, l'expression des facteurs profibrosants TGF-lil et CTGF, et augmente l'expression des facteurs anti-fibrosants HGF et KGF. Enfin, l'application de la microscopie multiphoton dans ce modèle permet une analyse tridimensionnelle qualitative et quantitative du dépôt de collagène sur du poumon non coloré et fraîchement disséqué, et ouvre de nouvelles perspectives d'évaluation de la maladie à la fois in vivo et ex vivo
Idiopathic pulmonary fibrosis is characterised by inflammation and fibrosis within the pulmonary interstitium. The bleomycin induced lung fibrosis animal model allows the study of potentially therapeutic molecules, and the application of new techniques of tissue microscopy. In this model, we have studied two endogenous peptides, serotonin (5-HT) and somatostatin which display pro fibrotic and ant anti-fibrotic properties respectively, using specific antagonists or analogues to cellular receptors. Blockage of 5-HT2A and 5-HT2B receptors - which are preferentially expressed in the lung, - with specific antagonists (ketanserin and SB215505 respectively), reduced lung fibrosis (total soluble collagen and procollagen I and III mRNA) and the expression of profibrotic mediators known to be involved in the pathophysiology of lung fibrosis (TGF-B1, CTGF, PAI-1). The somatostatin pathway appears also involved, and its receptors sstl, sst2, sst3, ssst4 and sst5 are expressed in the normal lung, with and an increase of sst-2 receptor following bleomycin instillation. Daily subcutaneous single dose injection of SOM230, a new somatostatin analogue, in bleomycin mice, improves mice survival, decreases the pulmonary concentration in collagen and the expression of procollagen I, as well as the expression of pro fibrotic factors TGF-IÎ1 and CTGF, and increases the expression of the protective factors HGF and KGF. Finally, the application of multiphoton microscopy in this model describes for the first time the tridimensional features on the normal and fibrotic lung, and allows volumetric quantitative and qualitative analysis of collagen deposition of unstained fresh lung, opening new perspectives in tissue assessment of this disease both in vive and ex vivo

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Mons, Michel. "Dynamique de la photodissociation de NO₂ : étude par ionisation multiphotonique résonnante de la répartition d'énergie et des anisotropies dans les fragments". Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112058.

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L'utilisation conjointe de l'ionisation multiphotonique résonnante (IMPR) par laser et de la spectrométrie de masse à temps de vol a permis une caractérisation poussée des fragments issus d'un processus de photodissociation. L'étude a porté sur la molécule de N0₂ excitée à des faibles énergies au-dessus du seuil de dissociation (NO X+ 0³P). Le principe des expériences réalisées est le suivant : une première impulsion lumineuse porte les molécules dans un état excité ; une seconde impulsion laser ionise électivement les fragments produits par la photodissociation les ions correspondant sont alors recueillis et analysés. Les distributions d'énergie interne ainsi que l'anisotropie rotationnelle sont déduites des spectres IMPR. Les profils de vitesse pour chaque état quantique du fragment, obtenus avec une excellente résolution cinétique (260 m/s), sont déduits des spectres de temps de vol des ions. L'analyse des distributions de l'énergie rotationnelle dans le fragment NO X, v = 1 a montré l'existence d'un important transfert rotation vibration au sein de la molécule parent excitée. Les mesures de vitesses ont suggéré que la plupart des fragments NO X, v = 1 sont formés en coïncidence avec des atomes d'oxygène dans leur état fondamental ³P₂. Les distributions angulaires des observables vectorielles associées au fragment diatomique NO, son moment cinétique et sa vitesse, ont été interprétés en termes de symétrie et de durée de vie de l'état excité de la molécule N0₂, et ont permis de préciser pour chacun des fragments, les orientations privilégiées de et de dans le référentiel de la molécule, en rapport avec la dynamique de la dissociation.

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Mons, Michel. "Dynamique de la photodissociation de NO étude par ionisation multiphotonique résonnante de la répartition d'énergie et des anisotropies dans les fragments /". Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37616657n.

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Mhalla, Taghrid. "Micro-ablation athermique de matériaux transparents par absorption multiphotonique avec une micro-puce laser amplifiée Nd : YAG à impulsions vertes sub-nanosecondes". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAY059/document.

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Les microchip lasers à impulsions sub-nanosecondes peuvent être des alternatives intéressantes aux lasers à impulsions femtosecondes pour le micro-usinage des matériaux transparents par absorption multiphotonique. Ces lasers peuvent facilement atteindre les puissances crêtes nécessaires pour déclencher l'ablation de tous les matériaux, y compris les diamants, céramiques, plastiques, et des verres. En outre, ils sont de faible coût, avec un design compact et robuste. Dans cette thèse, un micro-chip laser Nd:YAG amplifié (532 nm, 300 ps) a été utilisé pour la micro-gravure et le marquage de différents types de matériaux transparents, comme le verre borosilicate D263, le verre BK7 et le thermoplastique SBS. L'analyse des résultats a montré un bon accord avec le modèle d'expulsion de matière suite à la génération d'un plasma provoqué par une absorption laser à deux photons. Une résolution sub-micronique de marquage a été obtenue à l'intérieur d'un verre de borosilicate. Des canaux microfluidiques pour capteurs optiques ont été gravés sur verre BK-7 comprenant des guides d'ondes réalisés par échange d'ionique. Des réseaux denses de micro-canaux ont été fabriqués à la surface de matériaux thermoplastiques avec une zone affectée par les effets thermiques limités à quelques micromètres. En conclusion, ce travail de thèse montre que l'utilisation de ce type de laser permet un micro-usinage de très haute résolution avec des effets thermiques limités
Microchip lasers with sub-nanosecond pulses are attractive alternative to femtosecond lasers for micromachining in transparent materials by multiphoton absorption. These lasers can easily reach pulse peak powers that are needed to trigger ablation in all materials, including diamond, ceramics, plastics, and glasses. In addition, they are low cost with compact and rugged design. In this thesis, a microchip laser (532 nm, 300 ps) has been used for micro-engraving and marking different types of transparent materials such as borosilicate D263, BK7, and SBS thermoplastic. Experimental resultsare rationalized by the model of matter explosion following the plasma generation induced by the laser two-photon absorption. Sub-micron resolution embedded marking is demonstrated inside borosilicate glass. Micro fluidic channels for optical sensors are engraved on BK-7 glass with ion-doped waveguides. Arrays of dense micro channels are fabricated at the surface of thermoplastics with a zone affected by thermal effects limited to the micron range. In summary, this thesis demonstrates that this type of laser can be efficiently used for high-resolution micro-machining transparent materials with minimal thermal effects

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Slimani, Amel. "Photonic approach for the study of dental hard tissues and carious lesion detection". Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT125.

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Les propriétés photoniques des tissus durs dentaires nous ont permis d’étudier l’email et la dentine a un niveau moléculaire (in vitro) en utilisant des techniques de microscopie optique non linéaires. La microscopie confocale Raman est technique d’imagine de haute résolution permettant d’analyse d’échantillon sans préparation spécifique ni marquage. Cette méthode nous a permis de reconstituer une cartographie de la réticulation du collagène et de la cristallinité au niveau de la jonction émail-dentine et cela avec une résolution spatiale non atteinte jusque-là. Cette analyse chimique de la jonction émail-dentine a permis de redéfinir la largeur de cette zone de transition. Cette largeur est nettement supérieure à celles proposées par les études précédentes. Par ailleurs, l’étude portant sur les changements de fluorescence intrinsèque entre les tissues dentaires sains et cariés suggèrent l’implication de la protoporphyrin IX et de la pentosidine dans l’expression de la fluorescence rouge des tissus cariés. La microscopie multiphotonique quant à elle nous a permis de détecter la lésion carieuse et de suivre son développement en utilisant la génération de seconde harmonique (SHG) et la fluorescence par excitation à deux photons (2PEF). Nos études ont démontré la validité du ratio SHG/2PEF comme paramètre fiable pour la détection de la lésion carieuse. Les études proposées par cette thèse montrent le potentiel des propriétés photoniques de l’émail et de la dentine en utilisant les microscopies Raman et multiphotoniques dans l’étude de ces tissus au niveau moléculaire. Cela offre de nouvelles perspectives en recherche et en applications cliniques
Photonic properties of dental hard tissues allowed us to proceed to in vitro analysis of enamel and dentin on a molecular level. Confocal Raman microscopy has been used to produce a mapping of collagen cross-link and crystallinity of human dentin–enamel junction (DEJ) with a spatial resolution not achieved up to now. The method is a non-invasive, label-free and a high spatial resolution imaging technique. This chemical analysis of DEJ led us to redefine a wider width of this transition zone and advance our understanding of dental histology. A study on the intrinsic fluorescence changes of sound and carious tissues using conventional fluorescence microscopy suggests the involvement of protoporphyrin IX and pentosidine in the fluorescence red-shift observed in carious tissues. Multiphoton microscopy allowed to detect nonlinear optical signal changes during caries process using second harmonic generation (SHG) and two-photon excitation fluorescence (2PEF). Our studies led us to propose the ratio SHG/2PEF as valuable parameter to monitor caries lesion. Collectively, advances described in this thesis show the potential of photonic properties of enamel and dentin using Raman and multiphoton microcopies for molecular investigations on sound as much as on carious tissues. It opens new perspective in dental research and clinical applications

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Ait, el Madani Hassan. "Microscopie multiphotonique in vivo chez l'homme : application à l'analyse dynamique des modifications structurales et fonctionnelles cutanées et à l'évaluation de la réponse thérapeutique". Paris 7, 2011. http://www.theses.fr/2011PA077214.

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La microscopie multiphoton est une technique d'imagerie optique non-invasive permettant une imagerie 3D de la structure de la peau à l'échelle submicrométrique. L'imagerie par microscopie multiphoton a généré des informations qualitatives nouvelles en dermatologie, mais les analyses quantitatives publiées restent peu nombreuses. L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement de l'analyse des images multiphoton par une rationalisation de l'approche visuelle et par une validation de paramètres quantitatifs originaux. Deux démarches cliniques ont été mises en œuvre. La première est constituée par l'évaluation et le monitoring des effets secondaires de la corticothérapie topique. Une étude pilote préliminaire a permis d'appréhender la capacité à objectiver de façon non invasive des modifications morphologiques et pigmentaires dans l'épiderme. Une seconde étude plus complète sur deux classes d'âge a montré que la microscopie multiphoton rend possible l'objectivation de modifications cutanées liées au vieillissement. Les différences d'effets induits par les corticoïdes et leur cinétique entre sujets jeunes et âgés ont aussi été caractérisées. Des paramètres quantitatifs ont été validés sur la base de critères histologiques connus. La seconde démarche clinique dédiée à une situation physiologique a abordé l'analyse des différentes typologies de couleur de peau. Cette étude a conforté la pertinence des paramètres quantitatifs relatifs à la quantité de mélanine. Il a été en effet possible de discriminer différents groupes typologiques d'intensité de couleur de peau croissante, grâce aux méthodes quantitatives basées sur l'utilisation des forts signaux de fluorescence ou de la durée de vie de fluorescence de la mélanine
Investigation of the 3D structure of human skin with a sub-cellular resolution. Multiphoton microscopy imaging has generated new qualitative information in dermatology. However, only very few published data deal with quantitative analysis from multiphoton images. The aim of this thesis was to contribute to the developpement of multiphoton images analysis, by a rationalization of the visual approach and the validation of new quantitative parameters. Two clinical approaches were performed. The first one addressed the assessment and the monitoring of cutaneous side effects induced by topical corticotherapy. A preliminary pilot study allowed demonstration that multiphoton microscopy was able to objectivate morphological and pigmentary modifications in epidermis in a non invasive way. A more comprehensive second study focusing on two age groups showed that multiphoton microscopy could objectivate age-related cutaneous modifications. Differences in the effect induced by the corticoids were characterized between young and old volunteers. Quantitative parameters were validated by comparison to already known histological features. The second clinical approach dealt with a physiological situation: analysis of different skin color typologies. This study comforted the pertinence of quantitative parameters related to pigmentation assessment. Discrimination of various skin color typologies was performed thanks to quantitative methods based on use of the specific fluorescence lifetime of the melanin or its high fluorescence signal

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FILLION, JEAN-HUGUES. "Etude des etats de rydberg de petites molecules et de petits agregats par ionisation multiphotonique resonnante. Application a c2h2, no et no-ar". Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA112144.

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Cette these est une contribution experimentale a l'etude d'etats de rydberg de petites molecules telles que l'acetylene, la molecule de van der waals no-ar et la molecule no par ionisation multiphotonique resonnante (impr) a 1 ou 2 couleurs. L'excitation selective de ces etats est realisee a l'aide de lasers pulses accordables (ns). Trois montages differents ont ete utilises: une detection de fluorescence en jet supersonique libre, une cellule d'ionisation a faible pression (spectrometre de photoelectrons de type bouteille magnetique), et un montage construit autour d'un jet supersonique ecorce et d'une double detection ions-electrons par temps de vol (bouteille magnetique et analyseur de masse respectivement). L'etude de la molecule d'acetylene a comporte 2 volets. Tout d'abord les composantes du complexe de rydberg 3d+4s (etats ungerade) ont ete sondees par impr a (3+1) photons. Une composante de ce complexe a ete observee pour la premiere fois et une analyse vibronique (effet renner-teller), s'appuyant sur des simulations de contours rotationnels de transitions multiphotoniques pour differentes symetries vibroniques, a remis en question des resultats de la litterature. Ensuite, la premiere observation des etats de rydberg tres eleves, de symetrie gerade (np et nf pour n compris entre 20 et 45) a pu etre realisee par double resonance a partir de 2 membres du complexe 3d+4s. Ces etats manifestent une predissociation importante. Dans le complexe de van der waals no-ar, les premiers etats de rydberg a(3s) et c et d (3p) ont ete sondes respectivement par fluorescence induite par laser et par impr. Les spectres obtenus semblent montrer des changements de geometrie et de structure de ces etats par rapport a l'etat ionique qui demandent a etre confirmes par des calculs theoriques. Des appendices completent ce travail avec le developpement des moments de transition multiphotoniques et leur application a l'acetylene et aux etats de rydberg de la molecule no

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Sadetsky, Gregory. "Perceptual hashing-based movement compensation applied to in vivo two-photon microscopy". Thesis, Université Laval, 2014. http://www.theses.ulaval.ca/2014/30446/30446.pdf.

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Le mouvement animal, présent lors d’expériences in vivo effectuées à l’aide de microscopie à effet deux photons, nuit à l’observation de phénomènes biologiques et à l’analyse subséquente des flux vidéos acquis. Ceci s’explique entre autres par le fait que, dû au sectionnement optique, tout déplacement dans l’axe z (perpendiculaire au plan d’imagerie) modifie drastiquement l’image et ne permet qu’une observation instable de l’échantillon examiné. En appliquant une fonction de hachage aux images acquises, nous produisons des vecteurs décrivant les qualités perceptuelles de ces images ; ces vecteurs peuvent alors servir à comparer les images une à une, en temps réel. Ces comparaisons nous permettent de réunir les images en groupes correspondant à des plans z distincts. Ainsi, du processus de hachage, de comparaison et de groupage d’images résulte une méthode logicielle de compensation de mouvement en temps réel qui peut être utilisée dans le cadre d’expériences biologiques en laboratoire.
Animal movement during in vivo two-photon microscopy experiments hinders efforts at observing biological phenomena and the subsequent analysis of the acquired video streams. One of the reasons for this is that, due to optical sectioning, any displacement in the z-axis (perpendicular to the plane of imaging) dramatically changes the collected image and thus provides the experimenter with an unstable view of the imaged sample. By applying a hashing function on the acquired video frames, we produce vectors embodying the images’ perceptual qualities; these vectors can then be used to compare the frames one to another, in real-time. These comparisons allow us to group similar images in clusters corresponding to distinct z-planes. In effect, the process of perceptually hashing, comparing and grouping video frames provides us with software-based, real-time movement compensation which can be used in a biological laboratory setting.

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Bellier, Quentin. "Ingénierie moléculaire pour l'optimisation des effets liés à l'absorption multiphotonique sur la famille Aza-Bodipy : application à la limitation optique aux fréquences des télécommunications". Thesis, Lyon, École normale supérieure, 2011. http://www.theses.fr/2011ENSL0690.

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La limitation optique (LO) est un processus de protection des détecteurs optiques (yeux, caméras…) vis-à-vis des agressions laser. Le développement rapide de ces derniers aux fréquences des télécommunications a encouragé l’ingénierie moléculaire pour la LO dans cette fenêtre spectrale, en particulier à 1500 nm. Un des principaux mécanismes de la LO est l’absorption multiphotonique et plus particulièrement l’absorption à deux photons (ADP). Il s’agit d’un phénomène d’optique non-linéaire du troisième ordre au cours duquel un électron est promu de l’état fondamental vers l’état excité par absorption simultanée de deux photons. De plus, des travaux récents ont mis en évidence que le phénomène de LO peut être exalté par des processus d’absorption à l’état excité (AEE) induits par ADP. Dans ce contexte, cette thèse décrit la synthèse d’une nouvelle famille de chromophores de type aza-dipyrrométhène de bore (Aza-Bodipy), fonctionnalisés par des groupements donneur ou accepteur d’électrons. Ces molécules ont un comportement de limiteur optique sur toute la gamme spectrale voulue, avec un maximum d’efficacité vers 1300 nm. Les résultats ont été interprétés sur la base de deux phénomènes : l’ADP, suivie de l’AEE pour un procédé d’absorption globale à trois photons. Ces deux processus ont été mesurés séparément et des relations structure-activité ont été établies, afin de rationnaliser les données de LO. L’importance du transfert de charge et la superposition spectrale des deux phénomènes sont alors apparues comme les paramètres clefs à optimiser. En vue d’une application dans un dispositif optique réel, il est nécessaire que les chromophores soient incorporés dans un matériau solide, qui peut être poli et transformé. Ainsi, les composés synthétisés ont été insérés avec succès dans une matrice sol-gel. Pour la première fois, des matériaux de qualité optique ont été réalisés, possédant des propriétés de LO dans l’infra-rouge très performantes et meilleures qu’en solution
The optical power limiting (OPL) is a protection process of detectors (eyes, cameras…) against laser aggression. The rapid development of frequency-tunable pulsed lasers up to telecommunication wavelengths led to the design of new materials for nonlinear absorption in this spectral range, in particular at 1500 nm. Mutiphotonic absorption, such as the two-photon absorption (TPA) is one of the mechanisms involved in the OPL. TPA is a third order nonlinear phenomenon that promotes a molecule to an excited state by the simultaneous absorption of two photons. Moreover, the overall OPL efficiency can be enhanced by excited state absorption (ESA). In this context, this thesis describes the synthesis of a new family of versatile near infra-red dyes, namely aza-borondipyrromethene (Aza-Bodipy) featuring several sites of functionalization by electro-donating or electro-withdrawing moieties. These molecules present the typical behavior of optical limiters at telecommunication wavelengths, with a maximal efficiency around 1300 nm. OPL curves were interpreted on the basis of two phenomena: TPA, followed by ESA for an overall 2+1 photons absorption. These two processes have been measured independently and structure-activity relationships have been established in order to rationalize OPL experiments. The charge transfer effect and the spectral overlap between TPA and ESA are therefore the key parameters. For practical use of OPL functions, it is required for the chromophores to be introduced into a solid material, which enables polishing and other post-processing. Therefore, Aza-Bodipy dyes have been successfully incorporated to a solid matrix using the sol-gel technique. For the first time, optical quality materials have been prepared featuring OPL properties in the infra-red, which are better than the ones in solution

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Dufour, Pascal. "Utilisation d'axicons pour la microscopie à deux photons". Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/28480/28480.pdf.

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Un des enjeux majeurs de la biochimie et de la biologie cellulaire actuelle est de pouvoir suivre de manière dynamique les événements moléculaires à l’intérieur de la cellule vivante dans son contexte fonctionnel, c'est-à-dire in situ (dans son tissu d’origine). Il ne suffit plus, par exemple, d’identifier une réaction biochimique in vitro pour pouvoir savoir si un enzyme ou un autre rencontrera son substrat à l’intérieur de la cellule. Il apparaît de plus en plus évident que des facteurs spatio-temporels très fins à l’intérieur de la cellule vivante déterminent en grande partie la spécificité des signaux cellulaires. Il suffit de penser aux fluctuations calciques intracellulaires, par exemple, qui participent à une multitude de cascades de signalisation; sans spécificité spatiale et temporelle, la cellule ne pourrait utiliser les signaux calciques de manière utile et efficace. A cette fin, on propose un système de microscopie laser qui incorpore un axicon, lequel a la propriété de focaliser la lumière en un faisceau quasi-Bessel. Le contrôle du profil du faisceau incident sur l’axicon procure une ligne focale sur l’axe longitudinal ayant une intensité constante dans le milieu absorbant ainsi qu’une grande résolution transverse. Conséquemment, nous devons balayer notre échantillon en deux dimensions seulement pour obtenir une image complète de tout le volume, réduisant ainsi considérablement le temps d’acquisition. Nous présenterons les résultats théoriques de la génération d’un faisceau quasi-Bessel dans un échantillon absorbant, les caractéristiques du laser Ti:saphir utilisé ainsi que le schéma proposé pour la microscopie laser avec un axicon. Nous verrons qu’il est possible d’imager des échantillons fluorescents allant jusqu’à 1 mm d’épaisseur avec un seul balayage. Dans cette thèse, nous passerons en revue quelques principes qui sont à la base des avantages de la microscopie par excitation à deux photons afin de mettre en relief certains des défis (résolution spatiale, résolution temporelle, sensibilité, profondeur de pénétration dans le tissu et phototoxicité) pour améliorer l’utilisation de cette approche pour l’imagerie cellulaire fonctionnelle. Les propriétés des faisceaux de Bessel formés par l’axicon seront étudiées en profondeur. Nous décrirons ensuite notre microscope à deux photons avec un axicon et nous présenterons plusieurs résultats obtenus avec ce dernier.

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Thériault, Gabrielle. "Développement d'un microscope à grande profondeur de champ pour l'imagerie fonctionnelle de neurones dans des échantillons épais". Doctoral thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25740.

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Un des plus grands défis de la neuroscience moderne pour parvenir à comprendre et diagnostiquer les maladies du cerveau est de déchiffrer les détails des interactions neuronales dans le cerveau vivant. Pour ce faire, on doit être capable d'observer des populations de cellules vivantes dans leur matrice d'origine avec une bonne résolution spatiale et temporelle. La microscopie à deux photons se prête bien à cet exercice car elle permet d'exciter des fluorophores à de grandes profondeurs dans les tissus biologiques et elle offre une résolution spatiale de l'ordre du micron. Malheureusement, la très bonne résolution tridimensionnelle diminue la résolution temporelle, car l'effet de sectionnement optique causé par la faible profondeur de champ du microscope nous oblige à balayer les échantillons épais une multitude de fois avant de pouvoir compléter l'acquisition d'un grand volume. Dans ce projet de doctorat, nous avons conçu, construit et caractérisé un microscope à deux photons avec une profondeur de champ étendue afin de faciliter l'imagerie fonctionnelle de neurones dans un échantillon épais. Pour augmenter la profondeur de champ du microscope à deux photons, nous avons modifié le faisceau laser entrant dans le système optique afin de générer une aiguille de lumière, orientée axialement, dans l'échantillon au lieu d'un point. Nous modifions le faisceau laser avec un axicon, une lentille en forme de cône qui transforme le faisceau gaussien en un faisceau quasi non-diffractant, de type Bessel-Gauss. Le faisceau d'excitation conserve donc la même résolution transverse à différentes profondeurs dans l'échantillon, éliminant le besoin de balayer l'échantillon à répétition afin de sonder un volume complet. Dans cette thèse, nous démontrons que le microscope à grande profondeur de champ fonctionne effectivement tel que nous l'avons conçu et nous l'utilisons pour faire de l'imagerie calcique dans un réseau tridimensionnel de neurones vivants. Nous présentons aussi les différents avantages de notre système par rapport à la microscopie à deux photons conventionnelle.
One of the greatest challenges of modern neuroscience that will lead to a better understanding and earlier diagnostics of brain sickness is to decipher the details of neuronal interactions in the living brain. To achieve this goal, we must be capable of observing populations of living cells in their original matrix with a good resolution, both spatial and temporal. Two-photon microscopy offers the right tools for this since it presents with a spatial resolution in the order of the micron. Unfortunately, this very good three-dimensional resolution lowers the temporal resolution because the optical sectioning caused by the microscope's small depth of field forces us to scan thick samples repeatedly when acquiring data from a large volume. In this doctoral project, we have designed, built and characterized a two-photon microscope with an extended depth of field with the goal of simplifying the functional imaging of neurons in thick samples. To increase the laser scanning microscope's depth of field, we shaped the laser beam entering the optical system in such a way that a needle of light is generated inside the sample instead of a spot. We modify the laser beam with an axicon, a cone-shaped lens that transforms a gaussian beam into a quasi non-diffractive beam called Bessel-Gauss beam. The excitation beam therefore maintains the same transverse resolution at different depths inside the sample, eliminating the need for many scans in order to probe the entire volume of interest. In this thesis, we demonstrate that the extended depth of field microscope effectively works as we designed it, and we use it to image calcium dynamics in a three-dimensional network of live neurons. We also present the different advantages of our system in comparison with standard two-photon microscopy.

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Guillemant, Marie. "Development of a three-photon microscope for awake and behaving non-human primates". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPASL025.

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La microscopie multiphotonique est devenue un outil essentiel pour étudier l'activité fonctionnelle de la souris mais son application à des animaux plus grands se heurte à plusieurs obstacles. Il serait particulièrement avantageux de pouvoir l'appliquer aux macaques, car ils représentent un modèle animal de choix pour comprendre les mécanismes neuronaux des fonctions cognitives de haut niveau, telles que l'attention, la mémoire et la conscience. L'un des principaux facteurs limitant à l'imagerie chez les grands animaux est la dure-mère. Cette couche de tissu épaisse et opaque protège le cerveau, mais elle est si épaisse chez les grands animaux qu'elle entrave l'imagerie. Elle est donc couramment enlevée mais cela conduit à une préparation hautement invasive et instable. L'objectif principal de ce travail est d'étudier la possibilité d'enregistrer l'activité fonctionnelle du cortex du macaque rhésus à travers la dure-mère naturelle.Une installation de microscopie multiphotonique a été conçue avec des chemins optiques de microscopie à deux et trois photons pour pouvoir faire des enregistrements sur des primates non humains vigiles. La fréquence de répétition du laser est de 2MHz, ce qui permet une profondeur d'imagerie maximale à l'intérieur du cortex de 520µm à 960nm et 715µm à 1300nm en la présence d'une dure-mère de 120µm d'épaisseur à la surface. Le champ de vision est de 620x630µm² avec une fréquence d'acquisition de 7,8Hz en utilisant un balayage unidirectionnel. En plus de cette installation, des implants chirurgicaux ont été développés pour une imagerie stable sur le long-terme de sujets vigiles.En utilisant une étude ex vivo de la dure-mère d'un macaque rhésus, les aberrations optiques induites par celle-ci ont été étudiées en mesurant la diminution de la résolution spatiale du microscope pour une épaisseur variable de dure-mère. Ceci révèle qu'elle n'a pas d'impact significatif sur la résolution pour une épaisseur allant jusqu'à 150µm à 1300nm. La longueur d'atténuation effective de la dure-mère naturelle est estimée à 56.5±10.1µm à 960nm et 80.7±5.3µm à 1300nm. Ces valeurs sont utilisées pour modéliser la profondeur maximale d'imagerie en fonction de la fréquence de répétition du laser et de l'épaisseur de la dure-mère.Ce modèle est ajusté et validé à l'aide de données in vivo provenant de deux primates non humains. La longueur d'atténuation effective de la dure-mère naturelle et d'une repousse de tissu après une durectomie (appelée "néomembrane") sont étudiées. Des enregistrements fonctionnels ont été réalisés chez la souris et prétraités avec Suite2P. Les paramètres d'injection virale ont été testés chez trois macaques et nous avons enregistré l'activité structurelle et fonctionnelle de neurones pour l'un d'eux au moment de l'étude.Enfin, la comparaison entre l'utilisation de la microscopie à deux ou trois photons pour l'étude du primate non humain est discutée.En conclusion, nous avons mis en place et optimisé un microscope multiphotonique pour l'imagerie vigile et à long-terme du cortex de primates non-humains et montré qu'il était possible d'enregistrer le cortex jusqu'à plus de 700µm de profondeur (ce qui correspond aux couches L2/L3) tout en gardant la dure-mère naturelle en place
Multi-photon microscopy has become a standard technique to study the structural and functional activity in mice but it faces obstacles to be applied in larger animals. It would be particularly advantageous to be able to apply it to macaque monkeys, as they are the animal model of choice to understand the neural mechanisms of high-level cognitive functions such as selective attention, working memory and consciousness. One of the main limiting factors for imaging in larger animals is the dura mater. This tough and opaque layer of tissue protects the brain but is so thick in larger animals that it obstructs imaging. It is therefore commonly removed but this leads to a highly invasive and unstable preparation. The main aim of the current work is to investigate the possibility to record functional activity from the cortex of the rhesus macaque monkey through the natural dura.A multi-photon microscopy setup has been designed with a two-photon and a three-photon microscopy optical paths to record from awake macaque monkeys. The repetition rate of the laser is 2MHz which allows a maximum imaging depth inside the cortex of 520µm at 960nm and 715µm at 1300nm with an additional 120µm-thick layer of dura mater at the surface. Resonance-galvo scanning is used to allow a maximal frame rate of 15.6Hz at a field of view of 620x630µm². In addition to the setup, surgical implants have been developed for long-term and awake imaging.Using an ex vivo study of dura mater from a macaque monkey, the induced optical aberrations are studied by measuring the decrease in spatial resolution of the setup for a varying thickness of dura mater. This reveals that it has no significant impact on the spatial resolution for a thickness up to 150µm at 1300nm. The effective attenuation length of the dura mater is estimated to be 56.5±10.1µm at 960nm and 80.7±5.3µm at 1300nm. These measurements are used to model the maximum imaging depth that can be reached according to the repetition rate of the laser and the thickness of the dura.This model is adjusted and validated using in vivo data from two non-human primates. The effective attenuation length of the natural dura mater and of a regrowth of tissue following a durectomy (called a 'neomembrane') are investigated. Functional recordings have been performed in mice and preprocessed using Suite2P. Viral injection parameters have been tested in three macaque monkeys and we have so far recorded the in vivo structural and functional activity of neurons in one. Finally, the comparison between the use of two- and three-photon microscopy to study non-human primates is discussed. In conclusion, we have set up and optimized a multi-photon microscope for long-term awake imaging of the cortex of non-human primates and shown that it was possible to record down to over 700µm into the cortex (which corresponds to the layers L2/L3) while imaging through the natural dura mater or a neomembrane

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Crunelle, Benoît. "Étude de flammes basse pression de méthane et d'éthane par couplage faisceau moléculaire : spectrométrie de masse avec ionisation par impact électronique ou multiphotonique et par modélisation". Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10163.

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Des recherches sont encore nécessaires afin de mieux comprendre les mécanismes chimiques qui interviennent dans la combustion du gaz naturel. L'étude porte sur la combustion du méthane, constituant principal du gaz naturel, et de l'éthane dans des flammes laminaires de prémélange stabilisées à basse pression. Les profils d'évolution des espèces formées stables et réactives sont obtenus par spectrométrie de masse couplée à un prélèvement par faisceau moléculaire. Les espèces sont ionisées par bombardement électronique (FM/SM) ou multiphonique résonant (REMPI/FM/SM). L'ionisation multiphotonique résout les problèmes d'interférence en masse liés à l'ionisation électronique. Cette étude spécifique concerne le (2 + 1) REMPI dans le cas de O2 (287,7 nm) et du radical CH3 (286,3 nm et 333,5 nm). Les profils de température sont mesurés par thermocouple recouvert. Un accord satisfaisant est observé entre les résultats expérimentaux et ceux obtenus par modélisation à partir de deux mécanismes chimiques récents. Les schémas réactionnels de transfert entre les différentes voies d'oxydation des espèces chimiques en C1, C2 et C3 sont mis en évidence et permettent de mieux cerner les mécanismes de formation des hydrocarbures intermédiaires.

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Rozprawy doktorskie na temat „Multiphotonique”

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