Microscopie numérique en lumière cohérente et nano-observation – 3D NanoBioCell

L’architecture et la dynamique d’organisation de cellules et de la matrice extracellulaire sont des problèmes intrinsèquement tridimensionnels dont les techniques actuelles (2D) n’offrent qu’une vision parcellaire. Nous proposons de développer une nouvelle technique d’imagerie adaptée à la visualisation 3D de nano marqueurs métalliques (nanobilles) fixés aux membranes cellulaires. Cette technique de microscopie en lumière cohérente, qui dérive de la technique d’holographie hétérodyne, que nous avons développée, est bien adaptée à la détection, et à la localisation des nanobilles. Une caméra CCD enregistre sous forme numérique l’hologramme du signal optique issu des billes. Le système acquiert ainsi toute l’information optique disponible. La reconstruction numérique de l’amplitude et de la phase de l’onde optique dans l’échantillon se fait par les méthodes de l’optique de Fourier, et de l’holographie numérique. Celle-ci permet de détecter les billes, et de les localiser en 3D dans un volume étendu, et cela sans balayage. La sensibilité de détection est limitée par le seul bruit de photons. La localisation, qui utilise l’information de phase, peut se faire avec une précision interféromètrique, c'est-à-dire nanomètrique. Nous construirons un banc de mesures adapté aux contraintes spécifiques à la microscopie de cellules vivantes utilisant cette technique, et nous étudierons la dynamique des membranes cellulaires avec des nanobilles de d=20 nm, aisément détectables. Les études intracellulaires et intratissulaires nécessitent des nanobilles de d<5 nm. La maîtrise de leur fixation acquise, nous optimiserons le banc de mesures pour leur détection.