Cette thèse a été consacrée au développement et à la mise en œuvre d’un imageur polarimétrique de Müller installé sur un colposcope standard dans le but de diagnostiquer invivo des lésions précancéreuses du col utérin. Ce travail s’est appuyé sur le développement réalisé durant les dix dernières années au LPICM à l’École polytechnique d’une nouvelle technologie d’imagerie médicale non invasive et a priori adaptée à la détection précoce du cancer : l’imagerie polarimétrique.

Les résultats antérieurs [Référence : Introduction. 1] obtenus par une imagerie polarimétrique partielle avaient montré qu’une lésion cancéreuse à un stade précoce (lésion précancéreuse) présente une dépolarisation différente de celle d’une zone saine. Cette imagerie polarimétrique basée sur la mesure des contrastes de polarisations orthogonales (Orthogonal State Constrast), avait permis d’observer ce contraste lors d’un essai clinique mené entre 2006 et 2008 à l’Institut Mutualiste Montsouris (IMM) et en collaboration avec l’Unité de Recherche Clinique de la Pitié Salpêtrière. En plus de ce résultat, cette étude avait montré l’existence d’une biréfringence mais la technique utilisée (OSC) ne permettait pas de la mesurer indépendamment de la dépolarisation.

Pour cette raison, la mesure à l’aide d’un dispositif polarimétrique de Müller s’est imposée car il permet de mesurer simultanément et de façon différenciée le dichroïsme, la biréfringence et la dépolarisation.

Contrairement à un dispositif OSC, un polarimètre de Müller est plus complexe à mettre en œuvre. Il nécessite, outre les polariseurs linéaires utilisés pour l’OSC, des lames retards fixes et à orientations pilotables afin de moduler différents états de polarisation nécessaires à la mesure. Au laboratoire des imageurs polarimétriques de Müller ont été déclinés ces dernières années en plusieurs configurations correspondant à des mesures de lumière rétrodiffusée ou transmise avec des résolutions spatiales adaptées au problème. Pour notre application médicale, nous utiliserons bien évidement un polarimètre en rétrodiffusion.

Le col utérin est une partie de l’appareil reproducteur féminin. Il est situé entre le vagin et la cavité utérine . Il est de forme torique et en continuité avec le myomètre . Il mesure environ 4 cm de diamètre extérieur. En son centre se trouve le canal endocervical dont l’orifice externe ou exocol abouche dans le vagin et dont l’orifice interne ou endocol abouche dans l’utérus.

L’exocol est recouvert de deux épithélia :
• Un épithélium malpighien
• Un épithélium glandulaire.

Il est composé d’un empilement de plusieurs dizaines de couches cellulaires et assure un rôle de protection contre les agressions extérieures présentes au niveau du vagin (bactéries, virus, acidité du vagin, etc.) (Figure I.2). Sur le plan histologique, c’est un épithélium pavimenteux stratifié, non kératinisé, riche en glycogène et qui repose sur un tissu conjonctif (chorion). Sa surface est lisse et apparaît de couleur rose pâle chez une femme jeune et rosâtre chez une femme péri-ménopause. Il est constitué de quatre domaines principaux, allant des cellules les plus jeunes en profondeur aux cellules les plus anciennes à la surface :

• La couche basale : elle repose sur une membrane basale, riche en fibre de collagène, qui sépare l’épithélium malpighien d’un tissu conjonctif. Elle est constituée d’une seule couche de cellules circulaires avec un large noyau. Elles sont faiblement riches en glycogène.
• La couche parabasale : ses cellules sont comparables à celles de la couche basale.
• La couche intermédiaire : elle est constituée de plusieurs couches de cellules différentiées, de forme polygonale et dont le rapport nucléo-cytoplasmique est plus faible que les couches inférieures. Cette couche est riche en glycogène.
• La couche superficielle : elle est constituée de quelques couches de grandes cellules matures et fortement aplaties. La maturité est marquée par une altération du noyau (pycnose) indiquant une mort cellulaire proche. Cette couche est riche en glycogène.

L’épaisseur totale d’un épithélium malpighien sain est de 500µm au maximum.

Il recouvre l’ensemble de la paroi vaginale et l’exocol jusqu’à la rencontre avec l’épithélium glandulaire. La frontière entre ces épithélia est importante et s’appelle la jonction « cylindro-malpighienne ».

C’est un épithélium constitué d’une unique couche de cellules (unicellulaire) de grande taille (10-50µm), sans glycogène dans leur cytoplasme et dont le noyau excentré est situé proche de la membrane basale . Il sécrète la glaire cervicale qui assure un rôle de protection de l’utérus hors des périodes de fertilité par sa densité et assure une sélection des spermatozoïdes durant les périodes de fertilité, où elle est beaucoup plus fluide. Il recouvre la paroi du canal endocervical   de l’endomètre jusqu’à la jonction avec l’épithélium malpighien (jonction cylindro-malpighienne). Contrairement à l’épithélium malpighien, sa surface est irrégulière et forme des invaginations, ce qui lui donne un aspect caractéristique en grains de raisins. Sa couleur rougeâtre s’explique par sa faible épaisseur qui laisse transparaitre la vascularisation sous-jacente. Sa finesse le rend également plus fragile et vulnérable aux agressions extérieures que l’épithélium malpighien.