Imagerie Nanometrique Biomedicale et Spectroscopie – NABIS

Le suivi de biomolécule unique permet de révéler des paramètres cruciaux sur des processus dynamiques, données non accessibles par des mesures d'ensemble, et qui donc constitue un enjeu majeur. La microscopie optique classique implique des études à des concentrations pico à nanomolaires, afin de pouvoir isoler des molécules uniques dans le volume d'observation. Ce confinement est également un atout déterminant pour l'étude d'hétérogénéités cellulaires sub-longueur d'onde jouant un rôle majeur dans de nombreux processus biologiques.
Cependant, les conditions réalistes en milieu intracellulaire par exemple, imposent souvent des concentrations micromolaires, ce qui implique donc une réduction importante du volume d'observation conventionnel par trois ordres de grandeur. Nous proposons une approche originale couplant la corrélation de fluorescence (FCS), outil performant pour extraire des informations sur la dynamique de molécule unique, et les substrats plasmoniques nanostructurés induisant de fortes exaltations de champ et un confinement sur leur surface. Ces singularités électromagnétiques à l'échelle du nanomètre, appelée 'hotspot', sont liées aux propriétés optiques des plasmons de surface.
Ils fournissent une excellente approche pour étudier la dynamique de molécule unique pour des concentrations élevées en réduisant de façon très importante le volume d'excitation et en augmentant le signal de fluorescence de plusieurs ordres de grandeur. Dans ce projet, les substrats nanostructurés seront obtenus à partie de faisceaux de fibres par des méthodes de wet-ech couverts par un film métallique fin. Cette technique est simple et très reproductible. Elle permet de produire des surfaces « nanofakir » couvrant une large variété de topographie de surface, en ajustant la densité des hotspots, leur position et leur taille.
Le lien entre la morphologie du film et la carte de fluorescence sera étudié en détails via des simulations et des études expérimentales de microscopie de fluorescence sous excitation mono ou biphotonique couplée à l'imagerie de durée de vie de fluorescence. Afin d'améliorer l'acquisition, nous étudierons également la possibilité de paralléliser la mesure FCS en plusieurs hotspot, ceci étant permit grâce à la forte exaltation liée à la nature des substrats. Les performances prometteuses de cette nouvelle technique d'imagerie seront démontrées par son application à l'étude d'un problème biologique majeur. La concentration du cholestérol est maintenant bien connue pour jouer un rôle majeur dans la maladie d'Alzheimer mais les interactions en jeu ne sont pas encore comprises. Les structures lipidiques nanométriques appelées radeaux lipidiques sont ainsi supposées un rôle très important.
En permettant de suivi dynamique des molécules uniques à l'échelle nanométrique, la FCS-hotspot devrait apporter des réponses majeures à cette problématique. Ce projet a été soumis l'an passé et a été loue par le comité pour son originalité. Dans la présente version de ce projet, nous avons répondu au plus près au remarques du comité en focalisant plus le sujet et les taches sur l'aspect multiplexage de notre technique qui est très original par rapport aux techniques concurrentes. D'autre part, nous avons amélioré l'originalité de l'approche biologique de notre projet.