Des lames pour microscope qui améliorent les propriétés optiques
L'imagerie cellulaire en temps réel a besoin de techniques apportant une haute résolution avec un large champ, un bon contraste, une acquisition rapide des données et un traitement performant du signal. Les progrès dans la microscopie par fluorescence n'ont pu atteindre simultanément la vitesse de prise d'images et la résolution spatiale nécessaires pour imager la dynamique des molécules en temps réel. Les techniques utilisant la fluorescence souffrent d'un manque de résolution qui découle de la nature ondulatoire de la lumière. Des scientifiques financés par l'UE ont mis au point des structures artificielles, biocompatibles et d'échelle mésoscopique ou nanoscopique, avec des propriétés optiques totalement nouvelles. Dans le cadre du projet SMARTS («Super-resolution fluorescence microscopy based on artificial mesoscopic structures»), ils ont mis au point des matériaux pour fabriquer des lames de microscopie afin d'étudier les processus dans des cellules vivantes. Les chercheurs ont optimisé et caractérisé le nouveau matériau artificiel, et testé sa biocompatibilité. Ils ont démontré que les méthodes de nanofabrication étaient simples et économiques. La culture de cellules se fait aisément en suivant les protocoles courants, conduisant à une résolution axiale exceptionnelle d'environ 10 nm. En outre, la méthode perfectionnée élimine l'étape de balayage, réduisant considérablement le délai d'acquisition et de traitement de l'image. Les résultats ont été publiés dans la prestigieuse revue à comité de lecture Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Les chercheurs ont exploité leur matériau nano-structuré dans le cadre d'un transfert d'énergie par résonance de type Förster (FRET). Cette technique d'imagerie utilise le transfert d'énergie entre des molécules fluorescentes émettrices et réceptrices. Elle est excellente à très courte distance, mais inutilisable à plus longue distance. L'équipe a montré que ses nanostructures pouvaient amplifier un signal FRET très faible, via un effet de mécanique quantique (la capacité de la nanostructure à exhiber des modes de plasmons de surface). C'est une découverte très importante car les autres techniques pour amplifier le signal FRET ne sont en général pas biocompatibles. L'achèvement du projet SMARTS ne signifie pas pour autant l'arrêt du développement. Au cours des deux années qui viennent, l'équipe compte intégrer les matériaux et les techniques dans un système d'imagerie fonctionnel. La collaboration avec un célèbre laboratoire appliquant la FRET pour étudier la signalisation cellulaire promet de faciliter l'optimisation de la vitesse et la commercialisation du système.
Mots‑clés
Imagerie en temps réel, lame pour microscope, structures mésoscopiques, nanostructures, microscopie par fluorescence
