Les changements anatomiques des patients au cours du traitement de radiothérapie peuvent engendrer des conséquences dosimétriques significatives sur les volumes cibles (VC) ou les organes à risques (OARs). Le processus de radiothérapie adaptative peut compenser ces variations, cependant son déploiement en clinique est ralentit par une charge de travail supplémentaire considérable pour les équipes médicales et aucun logiciel n'est disponible pour une utilisation en clinique. Nous avons développé un outil d'alerte dosimétrique in vivo simple permettant d'identifier rapidement les situations où une adaptation de traitement est requise pour un patient. L'évaluation dosimétrique des traitements délivrés a été réalisée sur l'imagerie embarquée 3D (CBCT) dont la précision des calculs de dose a dû être évaluée. L'outil d'alerte permet de s'affranchir d'une nouvelle délinéation de volumes d'intérêt et est basé sur des critères objectifs et quantifiables constitués par le dépassement des limites dosimétriques définies pour chacun des volumes considérés. La précision et la détectabilité de l'outil ont été validées puis il a été appliqué dans une étude rétrospective de 10 patients ORL afin de surveiller l'administration du traitement et d'identifier les patients pour lesquels une adaptation du traitement aurait pu être envisagée. Dans son implémentation clinique, le processus de radiothérapie adaptative requiert des algorithmes de recalage déformable capable de suivre les déformations locales d'un patient se produisant au cours du traitement, seulement leur utilisation n'est pas encore validée. Nous avons procédé à l'évaluation de la précision d'un algorithme de recalage déformable, de type Block Matching présentant l'avantage d'être adapté à l'imagerie multimodale CT/CBCT, en comparaison par rapport à un algorithme de recalage rigide. Une étude a été menée pour 10 patients ORL en se basant sur la comparaison de contours de volumes d'intérêt pour 76 CBCT. Les paramètres de similarité utilisés consistaient en l'Indice de Similarité Dice, la distance de Hausdorff robuste (en mm) et la différence de volume absolu (en cm3).

L'imagerie spectroscopique (IS) par résonance magnétique nucléaire du cerveau permet d'identifier les biomarqueurs du métabolisme cérébral sain ou pathologique. A court TE, les métabolites ayant des couplages J forts et des temps de relaxation T2 courts peuvent être détectées. Le rapport signal sur bruit et la résolution spectrale croît avec l'intensité du champ B0. Cependant, l'hétérogénéité des champs B0 et B1 ainsi que les erreurs associées au déplacement chimique augmentent avec B0. De bons profils de sélection sont obtenus avec le module de sélection du volume d'intérêt de type semi-LASER comparés à ceux obtenus avec des impulsions conventionnelles. De plus, cette séquence est mois sensible aux hétérogénéités du champ B1 et les erreurs liées au déplacement chimique sont moins importantes. La limitation la plus contraignante de la technique d'imagerie spectroscopique conventionnelle est probablement sa longue durée d'acquisition qui dépend de la résolution spatiale. L'imagerie spectroscopique spirale (ISS) en encodant simultanément l'information spatiale et spectrale réduit considérablement le temps d'acquisition minimum. Il devient ainsi possible d'acquérir des données supplémentaires telles qu'une dimension spatiale et/ou une deuxième dimension spectrale. Nous avons mis en place une technique d'imagerie spectroscopique spirale pour l'étude du cerveau humain. Le TE est de 17 ms dans le cas de sélection du volume d'intérêt avec le module PRESS utilisant des impulsions RF conventionnelles et de 32 ms dans le cas de semi-LASER. Ces modules de sélection ont été combinés avec des modules de saturation des signaux de l'eau et du volume externe adaptés. Nous avons développé les programmes de calcul de la trajectoire mesurée et de la reconstruction des données à deux dimensions spatiales et une dimension spectrale. Nous avons obtenu une bonne saturation des lipides extracrâniens. Nous avons obtenu de meilleurs profils et une nette réduction des erreurs associées au déplacement chimique avec le module semi-LASER comparé avec ceux obtenus avec le module PRESS. L'application de la trajectoire mesurée à la reconstruction des données réduit les artefacts associés aux imperfections du système de gradients. Sur les spectres acquis à un TE de 17 ms (PRESS) et de 32 ms (semi-LASER) nous avons quantifié significativement le NAA, la choline, la créatine et le myo-inositol. Nous avons démontré la faisabilité de l'acquisition de données d'imagerie spectroscopique spirale volumétrique à TE court chez l'homme à 3T en une durée compatible avec celle des examens cliniques. D'autres travaux doivent être réalisés afin d'optimiser la séquence semi-LASER pour la détection de métabolites fortement couplés, comme le glutamate et la glutamine.

Dans le domaine de la tomographie par rayons X préclinique, la tomographie spectrale est une voie de plus en plus en plus explorée. Les objectifs de la tomographie spectrale sont tant la caractérisation et la quantification des tissus et agents de contraste que l'amélioration de contraste entre tissus mous. Cela passe par l'exploitation de l'information spectrale (ou énergétique) des photons X et non plus seulement par la quantité de rayons X détectée comme en tomographie standard par absorption de rayons X. L'intérêt de la tomographie spectrale se trouve renforcé par l'arrivée des caméras à comptage comme le détecteur à pixels hybrides XPAD3 qui ont la capacité de sélectionner les photons X en fonction de leur énergie. Ce détecteur a été développé pour fonctionner dans le micro-tomodensitomètre PIXSCAN construit au CPPM. Dans ce contexte, cette thèse a deux buts~: participer à la construction du prototype PIXSCAN et y effectuer une preuve de concept de la tomographie spectrale. Le premier but est rempli grâce au développement de l'interface d'acquisition du PIXSCAN. Le second est atteint par l'implantation de la méthode de séparation de composantes dont le but est d'isoler les contributions photoélectrique, Compton et celles des agents de contraste. Ce travail débute par la caractérisation de cette méthode et se termine par sa démonstration sur données réelles acquises à l'aide du prototype PIXSCAN.

La recherche biomédicale est un domaine scientifique et technique moralement et éthiquement complexe, nécessitant notamment l’utilisation produits et éléments du corps humain pour la recherche mais également l’emploi de données personnelles. En plaçant l’humain au cœur de ses modalités et de ses finalités, la recherche biomédicale est un domaine mettant en jeu des intérêts différents (intérêts des malades, des chercheurs, des entreprises et des États). En France et au Royaume-Uni, l’encadrement de ce domaine fait appel à des sources du droit diversifiées et revêtues de formes de légitimité particulières et plurielles, reflétant à la fois les intérêts en jeu et l’évolution des modes d’action de l’État dans les domaines que sont la science et la médecine. La présente étude vise à exposer et éclairer ces formes de légitimité en proposant une double comparaison : celle des ordres juridiques et celle des sources. Menée sous le prisme du concept de légitimité, entendue comme la justification de l’autorité d’une règle en dehors de toutes notion de sanction, cette étude permet d’offrir une cartographie novatrice de la dynamique du droit dans le domaine. / Biomedical research is a morally and ethicaly controversial field of scientific research as it makes use of the human body but also of personnal data. Therefore, placing the Human at the heart of its methods and purposes, biomedical research brings conflicting interests together (patient’s rights, researcher’s one but also companies and States’ interests). In France and in the United Kingdom, the regulation of this field combines divers normative instruments all depending on specific and plural legitimacy claims. Those claims are matched to expectations with regard to the various interests at stake but also to the State’s nature and function. This study aims at exploring and shedhing light on the divers legitimacy claims by offering a double comparison : a comparison between legal orders and between law sources. Using the concept of legitimacy, understood as the justification of a norm’s authority without any reference to a sanction, this study presents a renewed cartography of law dynamics in the field of biomedical research.

Les dispositifs optoélectroniques organiques possèdent plusieurs avantages pour les applications dans le domaine du biomédical. Le photodétecteur organique (OPD) est un type de dispositif optoélectronique qui n’est pas encore utilisé pour la détection d’activité cérébrale. L’objectif de cette thèse a été d’explorer l’utilisation des OPD, constitués de différent matériaux donneur-accepteur d’électrons, dans le domaine des neurosciences. Nous avons présenté différent types d’OPD possédant une structure minimale, une excellente sensibilité et un grand potentiel d’intégration dans les méthodes de microfabrication existantes. Les détecteurs organiques ont été utilisés pour l’enregistrement de signaux optiques intrinsèques et de signaux fluorescents reflétant l’activité du calcium dans le cerveau. De plus, un autre aspect des OPD est présenté (en combinaison avec les transistors électrochimiques organiques (OECT)) : des systèmes électroniques biomimétiques basé sur une architecture électronique neuro-inspirée. Cette thèse démontre le potentiel des OPD pour enregistrer des activités cérébrales. Elle ouvre une nouvelle perspective, grâce à leur grande sensibilité, comme capteur optique en combinaison avec des dispositifs neuronaux implantables. Ceci élargira les frontières de l’électrophysiologie optique pour explorer les mécanismes complexes du cerveau et des maladies neurodégénératives. / Organic optoelectronic devices have many promising qualities for biomedical applications. Organic photodetectors (OPD), one type of such devices, have yet to be utilized for the detection of signals in the brain, to the best of our knowledge. The goal of this thesis was to explore the use of OPDs, based on different electron-donor and -acceptor materials in neuroscience applications. Different types of minimal-structure OPDs are presented, which have an excellent sensitivity and a high potential for incorporation into existing microfabrication methods. The organic sensors were utilized for monitoring the brain’s intrinsic optical signals and fluorescent calcium dynamics. Additionally, another aspect of these devices is presented (in combination with organic electrochemical transistors (OECT)): neuroinspired electronics, electronics that mimic biology. This thesis establishes the promise of OPDs for monitoring brain activities, which would lead to their integration, as high-sensitive micron-scale optical sensors in organic neural probes. Such device would result in exploring optical biological activities in the deep brain on the cellular level and would push the frontiers of optical-electrophysiology by giving a better understanding of complex mechanisms of the brain function and neurodegenerative diseases.

Les nanocristaux à structure non-centrosymétrique présentent des propriétés optiques non linéaires prometteuses pour une utilisation en tant que marqueurs optiques en imagerie biomédicale, avec un intérêt significatif en termes de suivi sur de longues durées et de profondeur de pénétration dans les tissus biologiques. Le développement de ces marqueurs nécessite la détermination de leurs efficacités optiques non linéaires afin de pouvoir sélectionner les nanocristaux les plus prometteurs. Pour cela, la technique de diffusion Hyper-Rayleigh a été adaptée à la caractérisation de suspensions de nanoparticules (BaTiO3, KNbO3, KTP, LiNbO3 et ZnO, BiFeO3) pour lesquelles l’influence de paramètres comme la taille, la concentration ou l’état d’agrégation a été analysée et discutée. Les nanocristaux de BiFeO3 possèdent une efficacité optique non linéaire largement supérieure aux autres particules, démontrant leur potentiel pour la réalisation de nano-sondes optiques particulièrement performantes. Des mesures résolues en polarisation ont également été mises en œuvre pour déterminer les coefficients optiques non linéaires indépendants des particules étudiées. Dans ce cadre, une étude a permis de mettre en évidence l’influence de la forme des nanocristaux sur cette réponse. / Non-centrosymetric nanocrystals show promising nonlinear optical properties for being used as optical labels in bio-imaging applications, with significant interest for observations of long duration and for penetration depth into biological tissues. The development of such biomarkers requires the determination of their nonlinear optical properties to select the best potential markers. In this thesis, Hyper-Rayleigh Scattering (HRS) technique is used to determine nonlinear efficiencies of several nanocystals (BaTiO3, KNbO3, KTP, LiNbO3, ZnO and BiFeO3). These ensemble measurements have been performed on nanocrystals suspensions, for which the influence of parameters such as size, concentration and aggregation state was discussed. BiFeO3nanocrystals offer the best nonlinear optical efficiency compared to other particles, showing their potential as efficient optical biomarkers. Polarisation-resolved measurements have also been performed to retrieve individual coefficients of the nonlinear tensor of the investigated materials and influent parameters such as nanocrystals shape have been identified.

De nombreux articles dans les journaux scientifiques font état du manque de reproductibilité des études biomédicales. Cette « crise de la reproductibilité » ne doit pas être confondue avec les problèmes de fraudes ou de plagiats. Elle recouvre un phénomène plus général aux disciplines scientifiques : un grand nombre de résultats publiés ne sont pas reproduits.Ce manque de reproductibilité n’est pas choquant en soi : la connaissance scientifique est un processus cumulatif qui évolue de résultats prometteurs mais incertains pour arriver à un consensus après réplication des observations par les pairs. L’incertitude est donc inhérente à la recherche en train de se faire. Cependant, cette incertitude ne semble pas être prise en compte dans les interactions entre recherche et société, notamment au travers des médias.Cette thèse s’intéresse à la façon dont l’incertitude est présentée dans les médias en se basant sur l’étude de la couverture médiatique de résultats de la recherche biomédicale dont la validité est connue. Nous avons constitué une large base de données regroupant des résultats de la recherche biomédicale couvrant 3 domaines de la recherche, la psychiatrie, la neurologie et un échantillon de 4 maladies somatiques. Nous avons sélectionné des études décrivant l’association de facteurs de risques (génétiques, environnementaux, biochimiques) avec différentes pathologies. La validité des études initiales a été calculée en comparant leurs résultats à ceux des méta-analyses sur le même sujet. Dans 65% des cas, les résultats des études initiales ne sont pas confirmés par ceux des méta-analyses et ce même si elles sont publiées dans les journaux prestigieux. Nous avons également identifié, parmi les études de la base de données, celles qui avaient retenu l’attention de la presse anglo-saxonne. Celle-ci privilégie les études scientifiques initiales publiées dans des journaux scientifiques prestigieux et présentant des implications directes pour le lecteur. La validité de ces études n’est pas meilleure que celles des publications scientifiques : plus de la moitié n’ont pas été confirmées et la presse ne s’en fait quasiment jamais l’écho. D’autre part, l’analyse du contenu des articles de presse révèle que les journalistes et leurs rédacteurs en chef ne prennent que rarement en compte l’incertitude scientifique. En effet, la majorité des articles précise qu'il s'agit bien d'une découverte initiale, mais seulement 21% mentionnent que la découverte doit être confirmée par des études ultérieures. Ces mentions sont principalement le fait des scientifiques et tendent à disparaître dans les articles les plus récents. Enfin, au travers d’entretiens semi-directifs réalisés auprès de journalistes scientifiques, nous avons confirmé que ceux-ci utilisaient volontiers les résultats publiés dans les journaux scientifiques prestigieux qu’ils considèrent comme des sources fiables. L’enquête révèle que ces journalistes méconnaissent le fonctionnement de la recherche : les deux tiers ne savent pas que les résultats initiaux sont incertains ou bien confondent incertitude et fraude. Quant au tiers restant, il indique les difficultés à faire valoir cette incertitude auprès de leur hiérarchie respective.Plus généralement, cette thèse discute de l’influence grandissante de facteurs extérieurs à l’activité scientifique dans le processus de production de connaissances. En particulier, la prise en compte par les chercheurs et les institutions scientifiques de critères d’intérêt médiatique pourrait influencer les stratégies de recherche et la fiabilité des résultats scientifiques. D’autre part, la détérioration des conditions de travail des journalistes et leur méconnaissance du fonctionnement de la recherche soulèvent des interrogations importantes sur la pertinence des informations présentées dans la presse et sur la qualité du débat public des questions de santé. / Many academic publications are devoted to the « reproducibility crisis » in biomedical sciences. Their authors distinguish this lack of reproducibility from fraud or plagiarism. This “crisis” deals with a much larger phenomenon encompassing many scientific disciplines: a large amount of scientific results are disconfirmed by subsequent studies.This lack of reproducibility is to be expected: knowledge production is an incremental process where early, promising yet tentative findings are validated through replication. Indeed, scientific results are uncertain per se. The problem, however, is that this uncertainty does not seem to be taken into consideration when science “meets” the public, especially through the media.In this dissertation we studied how the media presented this uncertainty when dealing with biomedical findings. To do so we first created a large, original database of scientific studies investigating the association between risk factors (genetic, biochemical, environmental) and pathologies from three biomedical domains; psychiatry, neurology and a set of four somatic diseases. We evaluated the validity of each initial study by comparing their results to the result of meta-analyses on the same subject. The replication validity is low: 65% of initial studies are disconfirmed by corresponding meta-analysis even when they were published in high-ranking journals. We then identified which studies were selected by the press: initial studies published in prestigious journals and relevant to the readers were preferentially covered. Their validity was nonetheless poor with more than 50% being subsequently invalidated. The press rarely mentioned these frequent invalidations. Analysing the newspaper article contents, we found that journalists and their editors do not deal with scientific uncertainty. Indeed, the majority of newspaper articles referred to the study as being an initial study but only 21% indicated that the results needed to be replicated. Moreover those statements were made by scientists and have become scarce in most recent articles. A survey of 21 science journalists confirmed that journalists still consider high-ranking scientific journals to be reliable sources of information. However, these journalists were not familiar with the incremental process of knowledge production: two-thirds did not know that early findings were uncertain, or confused uncertainty with fraud. The other third knew about the uncertainty of initial results but found it hard to take it into account in their articles because of their respective hierarchy.More generally, the dissertation discusses the influence of extra-scientific factors upon the production of scientific knowledge. We conclude that the scientific assessment process based on the number of papers published in high impact factor journals, combined with the scientific institutions’ orientation towards the media, might undermine the reliability of scientific results, and this in academic publications as well as in the media. Indeed, journalists’ working conditions are deteriorating and most do not seem to properly grasp how scientific facts are produced. This might be damaging for public trust in biomedical research and public debate about health-related issues.

La tomographie d'émission par positrons (TEP) est un outil de choix en imagerie moléculaire grâce à sa capacité à quantifier certains métabolismes et à porter des diagnostics précis sur l'évolution de pathologies. Cependant, la qualité du diagnostic est dépendante de la qualité de l'image obtenue. La complexité des appareils TEP fait en sorte que ceux-ci nécessitent des calibrations fréquentes demandant un professionnel qualifié dans le domaine que très peu de laboratoires pourvus d'un scanner possèdent. Conséquemment, ce projet vise à concevoir un système intelligent pouvant détecter des fautes et porter un diagnostic sur un scanner TEP de façon automatique dans le but de maximiser la qualité des images produites. Le système intelligent développé permettra alors de pallier à la surcharge ou à l'absence d'un professionnel en laboratoire puisqu'il automatisera le contrôle de qualité de l'appareil. Le projet englobe donc: l'identification de données permettant de détecter et diagnostiquer les fautes, l'implantation de système intelligent par module et de façon hiérarchique, la validation de l'exactitude des diagnostics et finalement l'évaluation de l'impact du système sur la qualité des images produites par le scanner. Pour arriver à son but, le système intelligent met en oeuvre différentes méthodes d'intelligence artificielle comprenant des réseaux de neurones artificiels, un système expert à base de règles et diverses méthodes de traitement de signal. Ce projet se penche plus spécifiquement sur le scanner LabPET, un scanner TEP pour petits animaux développé à Sherbrooke. LabPET est un bon candidat car il comporte un nombre élevé de canaux non interdépendants accentuant ainsi les bénéfices de la parallélisation apportés par le système proposé. Ainsi, les travaux ont permis de réaliser un système ayant une efficacité de détection et une exactitude de diagnostic dépassant les attentes et, une étude de l'impact du système sur la qualité des images a démontré une amélioration significative des paramètres de qualité d'image. Il en découle que le système est bien en mesure d'aider les professionnels dans l'entretien du scanner LabPET. Les résultats devraient permettre de promouvoir le développement de systèmes intelligents de détection et de diagnostic de fautes d'appareils TEP. Des systèmes similaires seront certainement nécessaires au bon fonctionnement des prochaines générations d'appareils TEP, et les résultats de ce projet pourront alors servir de référence.

-------------------------------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 / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La technique de spectroscopie basée sur la diffusion Raman Stokes spontanée est un procédé standard employé dans de nombreux domaines allant de la thermodynamique à la médecine, en passant par la science des matériaux. À la faveur d'un échange d'énergie inélastique, elle permet de déterminer les fréquences des vibrations moléculaires présentes dans un objet. On peut ainsi remonter à l'identification des molécules et ainsi caractériser l'objet d'étude sans utiliser de marqueur spécifique. Cette méthode est néanmoins affligée de défauts. Outre la présence d'un signal de fluorescence qui peut submerger la réponse Raman, le désavantage majeur est le long temps d'exposition que requière cette technique. Dans le cas d'étude d'échantillon biologique, cela proscris son usage pour des mesures de microspectroscopie : la cartographie spectrale d'objet microscopique. Afin de pallier ce problème, de nouvelles techniques ont été développées. C'est le cas de la spectroscopie employant la diffusion Raman anti-Stokes Cohérente (ou CARS pour Coherent Anti-Stokes Raman Scattering). Du fait de sa cohérence et de sa directivité le signal anti-Stokes affiche une intensité 10^5 to 10^6 fois plus importante que dans le cas de la diffusion Raman spontanée, ce qui permet alors d'abaisser le temps d'exposition à un niveau tolérable pour les objets biologiques lors d'une mesure de microspectroscopie. De plus, le caractère anti-Stokes du signal l'épargne de la contribution de la fluorescence. Pourtant, un défaut majeur limite encore l'utilisation de cette technique : le bruit de fond non résonant. Ce phénomène peut diminuer, voir noyer la contribution résonante qui porte l'information. Cette thèse a permis le développement de techniques CARS autorisant une réduction du bruit de fond non résonant. Pour ce faire un dispositif de spectroscopie CARS multiplex (M-CARS) en configuration copropagative a été construit. Ses capacités sont illustrées par des mesures spectrales d'échantillons minéral, végétal et biologique. À partir de ce système, il a été établi une méthode innovante permettant de discriminer le signal résonant du bruit non résonant en utilisant un champ électrique continu. Il est aussi démontré la mise en place d'un procédé qui a permis de mener la première mesure de microspectroscopie M-CARS en configuration contrapropagative sur un échantillon biologique. Cette configuration limite la collecte du signal à l'objet d'étude, empêchant ainsi l'acquisition du signal résonant et non résonant issu du solvant, principal responsable du bruit de fond non résonant lors d'une mesure CARS en configuration copropagative. / The spectroscopy technique based on spontanée Raman Stokes scattering is a standard process used in many fields spanning from thermodynamic and medicine, to materials sciences. An inelastic energy exchange permits to determinate the frequency of the molecular vibrations in an object. One can identify the molecules and thus, can characterize the object of study in a label-free way. Nevertheless, this method is afflicted with faults. Beside the presence of fluorecence that can drown the Raman answer, the main drawback is the long exposition time required. In the case of biological sample, this can prohibit the use of spontaneous Raman scattering for microspectroscopy measures: the spectral mapping of microscopic objects. To avoid this problem, new techniques have been developed. It is the case of Coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) spectroscopy. Due to its coherence and its directivity, the anti-Stokes signal has an intensity 105 to 106 times greater than the spontaneous Raman scattering one. The exposition time is then reduced to a tolerable level for biological objects during microspectroscopy measures. Moreover, the anti-Stokes characteristic of the signal prevents the fluorescence contribution. However, a major fault still limits the use of this technique: the nonresonant background. This phenomenon can diminish, even overwhelm the resonant contribution carrying the information. This thesis permitted the development of CARS approaches that allow the reduction of the nonresonant background. To do so, a multiplex CARS (M-CARS) spectroscopy apparatus in a forward configuration has been built. Its abilities are illustrated with spectral measures of mineral, vegetal and biological samples. Based on this system, it has been established an innovative method that can discriminate the resonant signal from the nonresonant one thanks to a static electric field. It has been also been demonstrated the development of a process that has allowed the first M-CARS microspectroscopy measure of a biological sample in a contrapropagative configuration. This setup limits the collect of the signal to the object of study, avoiding the acquisition of the resonant and resonant signals coming from the solvent, responsible for the major part of non resonant background during a CARS measure in a forward configuration.