Malgré les progrès considérables de la technologie médicale moderne, la prévision des naissances prématurées reste un défi. Le col de l'utérus joue un rôle crucial pendant la grossesse et l'accouchement. En effet, lors d'une grossesse à terme, il s'assouplit progressivement mais reste fermé pour retenir le fœtus dans l'utérus pendant la majeure partie de la gestation. Après 37 semaines d'aménorrhée, il commence à se raccourcir et à se dilater en vue de l'accouchement, qui a lieu vers 41 semaines d'aménorrhée.Le processus de remodelage du col utérin est dû à une modification des propriétés microscopiques du tissu conjonctif, en particulier du collagène.En cas de naissance prématurée, la maturation cervicale se produit avant 37 semaines d'aménorrhée. La pratique clinique actuelle utilise la longueur du col mesurée par échographie transvaginale pour évaluer le risque d'accouchement prématuré. Cependant, la capacité prédictive de cette approche est très faible. De nombreuses techniques d'imagerie (rayons X, IRM, OCT, SHG, etc.) ont été testées pour caractériser la microstructure du col utérin pendant la grossesse mais leur application clinique reste très limitée. Au cours de ces dernières années, l'imagerie polarimétrique de Mueller s'est révélée très prometteuse pour analyser le col utérin pendant la grossesse.La lumière est un champ électromagnétique. La polarisation de la lumière est définie comme la trajectoire spatio-temporelle du champ électrique. Le formalisme de Mueller-Stokes représente la polarisation comme un vecteur quadridimensionnel appelé vecteur de Stokes qui peut être obtenu par des mesures d'intensité lumineuse. Après interaction avec un échantillon, le vecteur de Stokes de la lumière incidente est modifié. La matrice de Mueller est une matrice réelle à 16 composantes qui relie le vecteur de Stokes à l'entrée au vecteur de Stokes à la sortie de l'échantillon. La mesure de cette matrice fournit une caractérisation complète de son anisotropie optique et de ses propriétés de diffusion. Pour le col utérin, l'anisotropie optique est générée par les protéines fibreuses bien organisées du tissu conjonctif, telles que le collagène.Une étude de faisabilité menée par les chercheurs du LPICM au CHU Brugmann de Bruxelles sur 24 patientes enceintes à terme a montré que la dépolarisation du tissu cervical diminue au fur et à mesure de la grossesse. Sur la base de ces résultats préliminaires, le projet de recherche COLPOTERME a été lancé en collaboration avec le CHU du Kremlin Bicêtre pour tester l'imagerie polarimétrique de Mueller sur un nombre massif de patientes enceintes dans le cadre d'un essai clinique.Ce travail de thèse a permis la mise en place de l'essai clinique qui est en cours. Le manuscrit de la thèse est structuré comme suit.Le Chapitre 1 présente les principes de base de la polarimétrie de Mueller. Le Chapitre 2 se focalise sur la description de l'anatomie et de la structure microscopique du col utérin. De plus, les résultats précédents obtenus au LPICM sur l'utilisation de l'imagerie polarimétrique de Mueller pour sonder le tissu cervical sont décrits.Le Chapitre 3 présente la conception et le développement d'un nouveau colposcope polarimétrique de Mueller (CPM) aux performances inégalées pour l'analyse du col utérin in vivo. Ce système permet l'acquisition d'images polarimétriques haute résolution en 1 seconde, simultanément à plusieurs longueurs d'onde dans la gamme spectrale visible, avec un champ de vision macroscopique et une haute résolution spatiale. Les performances et la stabilité du CPM ainsi que l'ergonomie du système sont décrites en détail dans le Chapitre 4.Le Chapitre 5 présente les résultats préliminaires de l'étude. Les propriétés polarimétriques des différents types d'épithélium recouvrant la surface du col utérin ont été caractérisées. Enfin, les changements polarimétriques de chaque type histologique identifié ont été étudiés en relation avec la progression de la grossesse.