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.

Au cours de ces travaux de thèse, la synthèse de BODIPYs émettant dans le rouge et le proche infrarouge a été réalisée. Un premier travail d’extension de la conjugaison électronique (soit par introduction de groupements aromatiques sur le corps du BODIPY, soit par dimérisation) a permis d’atteindre les basses énergies du spectre électromagnétique. La validation d’une méthode de synthèse de BODIPYs à l’aide d’orthoesters a permis une mise en oeuvre aisée et une nette amélioration de leurs rendements. Parmi les fluorophores obtenus, les dithiényl-BODIPYs émettant dans la fenêtre thérapeutique (650-900 nm) présentent des propriétés optiques et électrochimiques intéressantes. Ils ont été utilisés pour des applications dans le domaine biologique. Après leur solubilisation dans les milieux aqueux par introduction de groupements ammoniums, la détection d’un acide aminé, la cystéine, a pu être réalisée par spectroscopies d’absorption et de fluorescence mettant en évidence un système ratiométrique. De plus, le marquage d’une protéine modèle, le sérum d’albumine bovine, permet d’envisager l’utilisation de ce type de BODIPYs pour l’imagerie biologique grâce à un rendement quantique de fluorescence élevé en milieu physiologique. / During this thesis the synthesis of red and near-infrared emitting BODIPYs was realized. First, the electronic conjugaison was extended by introducing aromatic groups on the BODIPY core or by dimerization in order to archieve these low energies of the electromagnetic spectrum. The validation of a synthetic method of BODIPYs with orthoester allowed to have an efficient synthesis with a clear enhancement of the reaction yield. Among the obtained dyes dithienyl-BODIPYs which display an emission in the therapeutic window (650-900 nm) present interesting optical and electrochemical properties. They have been used for applications in the biological field. After their water-solubilization with ammonium groups the detection of an amino-acid (the cysteine) was archieved with a ratiometric system observed in absorption and fluorescence spectrocopies.Moreover the labelling of a model protein, the bovin serum albumine, allows to consider the use of this type of BODIPYs in biological imaging because of a red emission and a high quantum yied in physiologic medium.