UN LASER DANS UNE LENTILLE DE CONTACT

La pression à l’intérieur de l’œil est un chiffre clé pour diagnostiquer et suivre le glaucome. Pourtant, seul le personnel médical la mesure, lors des consultations. Ces mesures ponctuelles ratent les variations qui se produisent au fil de la journée — variations que les auteurs jugent essentielles pour un diagnostic et un traitement justes.

Une lentille de contact est un endroit naturel pour un capteur continu : elle est posée sur l’œil, et l’article rappelle que plus de 140 millions de personnes en portent déjà. Une lentille souple épouse la forme de la cornée, qui se bombe très légèrement quand la pression monte — un étirement d’environ 0,1 % pour quelques millimètres de mercure (mmHg), la résolution dont les médecins ont besoin. Mesurer d’aussi infimes étirements dans un mince morceau de plastique transparent, voilà la difficulté.

La limite des rayures qu’on compte

Plusieurs capteurs optiques lisent l’étirement d’une lentille sur un motif régulier — un réseau, un cristal photonique, deux réseaux superposés — dont le pas change quand la lentille s’étire. Sergei Ivanov, Ilia Fradkin et leurs collègues du centre de recherche de l’entreprise XPANCEO, à Dubaï, soulignent un obstacle fondamental : la précision de ces capteurs est limitée par le nombre de répétitions du motif, une conséquence du principe d’incertitude. Dans les quelques millimètres disponibles sur une lentille, cette limite est inconfortablement proche de ce qu’il faut.

Leur idée : lire autre chose, la couleur d’un laser.

Un laser qui s’étire

L’équipe a fabriqué un laser à rétroaction distribuée : un film d’un colorant organique appelé F8BT, d’environ 300 nanomètres d’épaisseur, dont la surface ondule tous les 335 nanomètres. Ces ondulations servent de miroirs au laser. Éclairé par de brèves impulsions de lumière verte, le film émet une raie très fine de lumière jaune-vert vers 570 nanomètres, qui sort presque à la verticale.

La longueur d’onde de cette raie est fixée par le pas des ondulations. On étire la lentille, le pas augmente, la raie glisse vers le rouge. L’avantage n’est pas une réponse plus forte — celle-ci est ordinaire — mais une raie beaucoup plus fine, dont la largeur ne dépend pas de la taille du réseau. Une raie plus fine peut, en principe, être repérée bien plus précisément.

Le réseau est gravé à la lumière ultraviolette en une seule exposition, copié dans le colorant, puis déposé par flottaison sur la lentille souple en silicone, à température ambiante, sans colle ni pression. Les auteurs jugent le procédé compatible avec la production de masse de lentilles jetables.

Essai sur un faux œil

Pour tester l’appareil, ils ont construit un œil artificiel : une membrane en silicone en forme de cornée et de sclère, au-dessus d’une chambre pressurisée par une seringue motorisée, avec de l’huile de silicone en guise de larmes. Sa cornée se soulève d’environ 150 micromètres à 40 mmHg, et les auteurs montrent qu’elle se déforme à la même échelle qu’un vrai œil — tout en soulignant qu’il s’agit d’un modèle très simplifié.

Avec le laser placé près du bord de la cornée, là où la lentille s’étire le plus, ils ont monté la pression jusqu’à 45 mmHg puis l’ont redescendue, une fois. La raie s’est décalée vers le rouge à mesure que la pression montait, de 0,027 nanomètre par mmHg. Sur dix points d’étalonnage, les lectures s’écartaient d’une droite de 1,2 mmHg en moyenne — l’ordre de précision nécessaire au suivi.

Les auteurs sont francs sur ce que cela signifie. Cette précision est du même ordre que la limite théorique d’un réseau passif de même taille ; elle ne la bat pas encore. Les goulets d’étranglement actuels sont le spectromètre et le manomètre du laboratoire, et une partie de l’erreur vient du banc d’essai lui-même.

Encore loin de l’œil

La discussion liste ce qui reste à faire :

• Sécurité : chaque lecture utilise un seul flash de 8 nanosecondes ; la lumière atteignant la rétine est estimée environ dix fois sous le seuil de lésion mesuré.
• Intégration : le laser de pompe et le spectromètre sont aujourd’hui externes ; l’équipe suggère de petites diodes laser vertes et des lecteurs de longueur d’onde miniatures.
• Température : réchauffer la lentille d’un degré décale la lecture d’environ 2 mmHg ; un vrai dispositif devra donc aussi mesurer la température.
• Biocompatibilité : le film de colorant est pour l’instant en surface ; il faudrait l’enfermer dans la lentille et le tester.

La validation sur des yeux d’animaux, puis chez l’humain, reste à faire. Les auteurs, tous de l’entreprise XPANCEO, ne déclarent aucun conflit d’intérêts hormis une demande de brevet sur ces travaux détenue par l’entreprise.