Les illuminations aléatoires pour aller plus vite et minimiser l’endommagement des échantillons
Les techniques dites de Raman Cohérent permettent de visualiser des groupements chimiques présents dans les échantillons sans utiliser aucun marquage. Il s’agit d’utiliserdeux faisceaux lasers dont la différence de fréquence est égale à la fréquence de vibration de la liaison chimique que l’on veut visualiser.
L’approche conventionnelle utilise des lasers focalisés en un point qui balayent l’échantillon à l’aide de miroir mobiles, l’image est alors reconstruite point par point et est limitée par le temps nécessaire aux faisceaux lasers pour balayer l’échantillon. Augmenter la vitesse de balayage implique l’augmentation de la puissance des lasers ce qui conduit inévitablement à un photo-endommagement de l’échantillon.
Des chercheurs de l’Institut Fresnel à Marseille, en collaboration avec des collègues lithuaniens et américains ont récemment développé une nouvelle méthode pour imager les groupements chimiques des molécules n’utilisant pas un balayage laser de l’échantillon mais une imagerie en champ large utilisant une caméra. Pour cela, ils ont utilisé une illumination de l’échantillon avec des tavelures (speckle) aléatoires qui ont l’avantage de garder leurs propriétés statistiques lorsqu’elles se propagent dans un milieu diffusant comme les tissues biologiques. En changeant les illuminations de speckle ils ont pu démontrer (1) qu’il est possible d’imager des liaisons chimiques ne se trouvant que dans le plan d’imagerie, réalisant ainsi un sectionnement optique virtuel, et (2) qu’il est possible d’améliorer la résolution d’un facteur 2. Par ailleurs ce mode d’illumination permet de préserver l’échantillon des endommagements liés à l’illumination laser et permettre ainsi d’imager l’échantillon sur le long terme.
Ce nouveau mode d’imagerie doit permettre d’avancer les recherches dans les domaines de la biologie, de la pharmacologie et de la médecine, en particulier pour détecter rapidement les tissus cancéreux.
Référence : E. M. Fantuzzi, S. Heuke, S. Labouesse, D. Gudavičius, R. Bartels, A. Sentenac, and H. Rigneault, « Wide-field coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy using random illuminations » Nature Photonics (2023).
– DOI : 10.1038/s41566-023-01294-x
– Article mis en valeur dans INFUSE, le magazine de la recherche d’AMU « L’illumination aléatoire à la rescousse de l’imagerie »
– Voir aussi l’article « Imagerie moléculaire vibrationnelle un nouvel outil pour la biologie et la médecine » dans le revue Photoniques, N°96, Mai-Juin 2019 (p.18 à 22)
Financement : ERC AdG SpeckleCARS (101052911) – EU ICT 101016923 CRIMSON, Marie Skłodowska-Curie Actions ITN 812992 MUSIQ
Contact : herve.rigneault@fresnel.fr, sandro.heuke@fresnel.fr, anne.sentenac@fresnel.fr
