L'invention est un procédé de détermination d'une quantité de leucocytes dans un échantillon. Le procédé est basé sur une image, ou hologramme, de l'échantillon obtenue par un capteur d'image lorsque l'échantillon est illuminé par une source de lumière. L'hologramme fait l'objet d'une reconstruction holographique, de façon à obtenir une image complexe, dite image complexe de référence, représentant une onde lumineuse transmise par l'échantillon, dans un plan de reconstruction. A cette image complexe de référence est appliqué un opérateur de propagation holographique, de façon à obtenir une pluralité d'images complexes dites secondaires, formant une pile d'images, à partir desquelles on détermine un profil décrivant l'évolution d'une caractéristique optique de l'onde lumineuse transmise par l'échantillon selon l'axe de propagation cette onde lumineuse. La présence de leucocytes et leur quantité sont déterminées en fonction de ces profils.