Une lampe de poche ordinaire émet une lumière dont les ondes oscillent dans toutes les directions à la fois. Mais si l'on fait passer la lumière à travers un filtre spécial, on obtient un faisceau qui oscille strictement dans un seul plan — c'est la lumière polarisée. Lorsqu'un tel faisceau traverse un tissu biologique, sa structure interne modifie légèrement l'orientation des oscillations. Auparavant, ces modifications étaient décrites par des grandeurs simples comme la torsion moyenne ou la perte de polarisation. Les auteurs de cette nouvelle étude sont allés plus loin et ont découvert qu'à certains endroits du tissu, la lumière ne change pas seulement de polarisation de manière progressive — elle forme des tourbillons stables et même des structures plus complexes.

Les chercheurs ont prélevé de fines coupes de tissu mammaire — sain et atteint de carcinome canalaire — et les ont éclairées avec de la lumière polarisée, en mesurant comment l'orientation des oscillations change en chaque point. Dans le tissu sain, le champ de polarisation restait presque homogène, sans points singuliers. En revanche, dans le tissu malin, des points apparaissaient autour desquels la polarisation s'enroulait en tourbillon — on appelle ces points des tourbillons de polarisation. Là où la structure du tissu créait simultanément une modification radiale et azimutale des propriétés, des formations plus complexes apparaissaient — des structures semblables à de minuscules tornades, que les physiciens appellent skyrmions de type néel. Chaque tourbillon ou skyrmion est caractérisé par un nombre entier — la charge topologique, qui ne change pas sous de petites déformations et indique sans ambiguïté la présence d'une inhomogénéité.

Cette méthode offre un contraste sans aucun colorant : le tissu sain est topologiquement « vide », tandis que le tissu cancéreux est « chargé ». Cela ouvre la voie à un nouveau type de diagnostic, où la maladie est évaluée non pas par la luminosité moyenne ou la couleur, mais par la géométrie même du champ de polarisation — par la façon dont la lumière se tord en traversant le tissu.