Microscopie optique quantitative en milieux biologiques diffusants et aberrants – MICROSCATTAB

La microscopie optique pour la biologie se développe aujourd'hui selon deux directions principales : l'amélioration de la qualité des images, notamment en termes de résolution et de champ de vue ; l'amélioration du contenu et du caractère quantitatif des mesures associées, tels que les mesures de concentration et de dynamique moléculaire. Pour obtenir ce type d'information, une technique très efficace et bien établie est la microscopie de fluctuations de fluorescence (acronyme anglais, FFM), qui est une généralisation de la technique classique de spectroscopie à corrélation de fluorescence (en anglais, FCS) qui exploite différentes techniques de microscopie. Dans ce contexte, les principaux objectifs du projet MICROSCATTAB sont :

i) comprendre comment la diffusion de la lumière et les aberrations optiques perturbent les mesures effectuées par microscopie de fluctuations de fluorescence;
ii) développer de nouvelles méthodes pour corriger ces effets.

Jusqu'à présent, l'Optique Adaptative (AO) a été utilisée avec succès en microscopie pour corriger les aberrations introduites par l'échantillon, mais la plupart du temps ce type de méthode a été mise en œuvre pour compenser les aberrations de bas ordres qui apparaissent dans des échantillons très transparents ou à de faibles profondeurs d'observation. Toutefois, lorsque les observations se font à grande profondeur (quelques dizaines à quelques centaines de µm), des aberrations de grande amplitude avec une structure de phase complexe apparaissent et la diffusion de la lumière augmente considérablement. Dans notre projet, nous allons étudier comment prendre en compte ces effets et quelles sont les stratégies de correction les plus efficaces pour la FFM. Dans ce but, nous effectuerons des mesures sur des fantômes optiquement aberrants et/ou diffusants, combinées avec une modélisation analytique et numérique des expériences. Les méthodes de correction de front d'onde retenues seront ensuite appliquées à la FFM pour étudier un modèle de tissu biologique.
Ce projet s'appuie sur les expertises de longue date des deux partenaires en matière de FFM : le groupe de Grenoble a notamment mis en œuvre une approche modale d'optique adaptative pour compenser les aberrations optiques ; le groupe de Göttingen a une très forte expérience en spectroscopie de molécules uniques, en modélisation optique et en microscopie de super-résolution.