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Mesure des propriétés optiques des ovocytes.

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Mesure des propriétés optiques des ovocytes.

Il s'agit ici de mesurer l'absorption optique ainsi que l'indice de réfraction d'un ovocyte. Ce micro-système en Si soudé sur verre (figure ci-dessous à gauche) a été réalisé de manière indépendante pour mieux cerner les spécificités de ce type de mesure. La méthode consiste à placer un ovocyte dans la cuve d'analyse. Deux fibres optiques sont placées dans chacun des sillons prévus à cet effet. La lumière issue d'une fibre émettrice (50 µm de cœur) traverse la cellule puis est collectée par une fibre réceptrice (100 µm de cœur). L'analyse de l'intensité collectée et du spectre lumineux transmis permet, grâce un fitting numérique, de remonter à l'absorption et à l'indice de réfraction des cellules. On montre également que l’analyse du spectre d’absorption permet une estimation du degré de maturité des ovocytes.

figure14

Schéma de principe (à gauche) et système de fibrage (à droite).

La partie silicium du système est usinée par DRIE double face. La distance entre les fibres est maintenue constante d’un système à un autre grâce à des butées ménagées de part et d'autre de la cuve. Ceci est important afin de ne pas avoir à re-calibrer les modèles informatiques quand on utilise un système neuf. Le réceptacle permet de pré-positionner la cellule avant son transfert dans la cuve d'analyse. Les autres structures apparaissant sur le schéma sont utilisées pour le fibrage du composant. Un montage mécanique spécifique a également été construit à cet effet (figure ci-dessus à droite). La figure ci-dessous montre une vue au MEB du composant réalisé. On remarque bien les butées de positionnement des fibres optiques (largeur 50 µm). La figure montre également une vue rapprochée de la cuve d'analyse ainsi qu'un ovocyte capturé dans cette dernière.

figure15

Vues rapprochées du composant.

Bien que ce premier système nous ait permis de parfaire notre connaissance des procédés DRIE, il n’a pas autorisé un positionnement suffisamment précis de la cellule pour obtenir des mesures optiques pertinentes. Un deuxième système a donc été mis au point. Il est destiné à être inséré dans le micro-manipulateur utilisé en routine dans le centre de procréation médicalement assistée de Besançon.

Réalisation expérimentale :

La figure ci-dessous montre un schéma de principe du dispositif (à gauche) et une vue au microscope du centre du système (à droite). On observe les fibres optiques ainsi que les micro-pipettes de contention et d’injection. On montre également un ovocyte positionné près de la fibre émettrice.

figure16

Système de mesure de propriétés optiques des ovocytes.

Mesure de l’indice de réfraction :

Le principe consiste à mesurer l’intensité lumineuse collectée pour diverses positions de l’ovocyte entre les fibres optiques (3 dans notre cas). La figure ci-dessous à gauche permet de mieux comprendre la méthode. L’ovocyte peut-être considéré comme une micro-lentille. Ainsi, l’intensité lumineuse collectée dépend de la position de la cellule entre les fibres optiques. Les trois positions choisies pour la cellules sont : au contact de la fibre émettrice, au centre du dispositif et au contact de la fibre collectrice. On obtient ainsi trois points de mesure expérimentaux (figure ci-dessous à droite)). Ensuite, on utilise un modèle informatique pour calculer l’intensité lumineuse recueillie pour ces trois positions. En faisant varier la valeur de l’indice de réfraction dans le modèle numérique, on parvient à minimiser l’écart entre les points expérimentaux et les points calculés. On considère qu’on a calculé la bonne valeur de l’indice de réfraction quand cet écart entre théorie et mesure est minimisé (au sens des moindres carrés). Dans notre cas, on a mesuré un indice de réfraction n = 1.36.
On remarque ici que l’ajustement du modèle aux points expérimentaux en ne faisant varier que l’indice n’est pas parfait. L’écart est en majeure partie dû au fait que nous n’avons pas encore fait intervenir l’absorption de la cellule dans le modèle. Cette étude est actuellement en cours.

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Mesure de l’indice de réfraction des ovocytes.

Estimation de la maturité des cellules :

Une autre mesure particulièrement intéressante est possible avec ce dispositif. L’analyse des spectres d’absorption permet d’estimer le degré de maturité des ovocytes, un des paramètre les plus importants à déterminer. La figure 23 permet de comparer la forme des spectres correspondant à un ovocyte immature et à un ovocyte mature. Les différences se manifestent surtout en ce qui concerne la position du maximum et la largeur à mi-hauteur des spectres. On peut également noter la présence d’un épaulement dans le spectre correspondant à une cellule immature. Notons enfin que ce type de comportement a été observé sur toutes les cellules (matures et immatures) que nous avons pu tester.

figure18

Estimation de la maturité des cellules.

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