Un déséquilibre dans les mécanismes de défense de la cornée peut entraîner une invasion par des micro-organismes (MO) et générer une kératite infectieuse (KI), ou encore un syndrome sec. Les KI sont la première cause de cécité monoculaire. Le syndrome sec, également fréquent, est sujet à de nombreuses études cliniques pour l’évaluation de nouveaux traitements. L’objectif de cette thèse est de mettre au point des méthodes d’imagerie pour le diagnostic et le suivi des pathologies de la surface oculaire au travers de deux projets innovants : 1/ le projet FLUOCOR consistant à développer une solution complète de diagnostic rapide in vivo des MO les plus souvent responsables des KI afin de débuter immédiatement le traitement adapté et améliorer le pronostic visuel final. Cette solution comprendra des BioMarqueurs fluorescents (BMfs) spécifiques des agents infectieux, fluorescents dans le rouge ou le proche infrarouge non éblouissant et un nouvel instrument optique de détection. Des BMfs basés sur le couplage de BODIPY innovant avec des molécules ciblant les MO ont été obtenus. Des tests in vitro ont montré une bonne spécificité mais les tests ex vivo sur cornées humaines ont montré une fixation non spécifique sur les cellules épithéliales. Pour pallier ce manque de spécificité, le couplage de ces BODIPY sur des anticorps dirigés contre les MO est en cours. 2/ le projet FLUOSCOPE qui a permis de développer une nouvelle stratégie d’imagerie de la surface oculaire pour le suivi du syndrome sec, de la méthode d’instillation des colorants jusqu’au traitement d’images, en passant par la conception d’un instrument optique désormais industrialisé par les laboratoires Théa. / An imbalance in the defence system of cornea can result in several diseases, like infectious keratitis (IK) in case of invasion by microorganisms (MO) or dry eye in case of insufficient tear quality and/or quality. IK are the first cause of unilateral blindness worldwide. Sicca syndrome, also frequent, is the subject of numerous clinical trials assessing new treatments. The aim of the PhD Thesis work is to develop new imaging methods for the diagnosis and follow-up of diseases of the ocular surface. Two innovative project were conducted: 1/ the FLUOCOR project consists in developing a complete solution of rapid in vivo etiologic diagnosis of IK, for the most frequent and/or severe infections to allow rapid starting of the most adapted treatment in order to improve the final visual prognosis. This solution will comprise fluorescent biomarkers (excitable by sustainable non blinding red or near infrared lights) specific to the target MO, and a new optical imaging device for their detection. Biomarkers based on new BODIPY coupled with molecules targeting the MO were obtained with a good in vitro specificity. Nevertheless, on ex vivo human corneas they stained superficial epithelial cells. In order to overcome this difficulty, the coupling of BODIPY on specific antibodies targeting the MO is ongoing; 2/ the FLUOSCOPE project that allowed development of a new strategy of ocular surface imaging for the diagnosis and follow up of sicca syndrome. The complete chain was revisited from the instillation of the dye to the objective quantification of staining by image analysis, through the development of a prototype of imaging device, now industrialized by les Laboratoires Thea.

Les systèmes micro-opto-électro-mécaniques (MOEMS) représentent un atout considérable pour les technologies de demain et démontrent régulièrement leur capacité d'innovation dans tous les domaines de recherches. L'astronomie en profite déjà à travers l'optique adaptative et leur versatilité a récemment permis de développer un nouveau spectro-imageur BATMAN qui verra sa première lumière au Telescopio Nazionale Galileo (TNG) à La Palma (Iles Canaries). Le code de contrôle du MOEMS permettant l'automatisation de l'acquisition des spectres a été le point de départ de mon travail au LAM.La partie principale de ce manuscrit traite d'une seconde application imaginée en associant les MOEMS à un matériau photochromique développé à Polytecnico di Milano (Italie) qui peut prendre deux états différenciés par leur transparence. Le MOEMS, initialement utilisé pour la projection d'image, permet de moduler la dose d'énergie lumineuse projeté sur la plaque photochromique qui répond en s'éclaircissant progressivement. Ce procédé permet donc d'enregistrer des images en niveau de gris sur la plaque et notamment des hologrammes générés par ordinateur (CGH) utilisés en métrologie optique. Actuellement, les CGHs utilisés sont binaires, mais notre procédure permet d'enregistrer des CGHs quantifiés en amplitude avec une résolution de 13,68 µm et une précision inférieure à 1% en terme de transparence malgré un éclairage peu homogène. La quantification des CGHs de type Fresnel et Fourier ont été calculés, réalisés et testés avec succès. Deux nouveaux algorithmes de Fourier ont étaient imaginés, réalisés et ont montrés des performances très supérieurs au code usuel de Lee qui est un codage binaire. / Micro-opto-electro-mecanical systems (MOEMS) are primordial tools for future applications in several scientific fields as telecommunications or image display. Astronomy takes also advantage of their great adaptatbility thanks to the development of adaptative optics; a new spectro-imager called BATMAN has recently been develloped to be installed at Telescopio Nazionale Galileo (TNG) in the Canaries Islands. The control of the MOEMS allowing computerizing this processus has been the starting point of my work at the LAM.The main part of this manuscript deals with another application conceived thanks to the association of the characteristics of MOEMS and photosensitive materials developed at Politecnico di Milano (Italy). These materials can be put in two states differentiated by their transparency. The MOEMS, initially used to display images, allows controlling the dose of light projected on the photocrhomic plate which reacts by becoming more and more transparent. This process permit to record Computer Generated Holograms (CGHs) in grayscale which are used in optical metrology. Today, binary CGHs are used but our process allows to record amplitude quantified CGHs with a resolution of 13.68 µm and a precision better than 1% in term of transparency, even with a non homogeneous illumination beam. Comparative studies have shown advantages of quantified CGHs of Fresnel and Fourier families. Two new Fourier algorithms have been conceived thanks to use of the third dimension offered by the control of the transparency. They have been realized and tested succesfully, and have shown much better performances than the current binary coding, so called Lee algorithm.