Une nouvelle imagerie projective pour l’étude des tissus biologiques
La collaboration entre l’Institut Fresnel et le Centre de Biologie Intégrative a conduit au développement d’un nouveau type de microscope appelé Extended Depth-of-Field Random Illumination Microscopy (EDF-RIM). Cette approche innovante combine les avantages de la microscopie à super-résolution avec un système de détection à profondeur de champ étendue, permettant de capturer des volumes entiers en une seule image.
L’EDF-RIM repose sur les fondements de la microscopie à illumination aléatoire (Random illumination microscopy — RIM), une technique de super-résolution qui utilise des illuminations aléatoires –du speckle- comme illumination structurée afin de générer une image super-résolue. Ces motifs sont statistiquement insensibles à la diffusion ou aux aberrations ce qui rend le RIM particulièrement adapté à l’imagerie 3D.
L’EDF-RIM résout le problème de la nécessité d’obtenir plusieurs images par tranche en intégrant un système de détection à profondeur de champ étendue (EDF). Ce système projette l’ensemble du volume 3D sur une seule image. Cela permet de réduire considérablement le temps nécessaire à l’acquisition des images et de minimiser l’exposition à la lumière.
Il a été démontré que le système EDF-RIM offre des avantages significatifs par rapport à la microscopie EDF conventionnelle, notamment un meilleur contraste et une résolution deux fois supérieure. Cependant, la nature même de la projection du système EDF-RIM signifie que l’information axiale est perdue. Pour les échantillons où la fluorescence est distribuée sur une surface courbe, comme cela est souvent le cas par exemple dans les embryons, les chercheurs ont donc mis au point une méthode permettant d’estimer la topographie de la surface. Cela permet de reconstruire une image 3D super-résolue latéralement avec une représentation précise de la forme de l’objet.
L’EDF-RIM représente une avancée significative dans le domaine de la microscopie à fluorescence, en offrant un moyen plus efficace et plus puissant d’imager des structures 3D complexes et de grande taille. Cette technologie est extrêmement prometteuse pour améliorer notre compréhension des processus biologiques, en particulier dans les domaines où la vitesse, la résolution et l’exposition minimale à la lumière sont des facteurs critiques.
https://www.nature.com/articles/s41377-024-01612-0
Reference : Mazzella, L., Mangeat, T., Giroussens, G. et al. Extended-depth of field random illumination microscopy, EDF-RIM, provides super-resolved projective imaging. Light Sci Appl 13, 285 (2024). https://doi.org/10.1038/s41377-024-01612-0
Contexte : Ce travail est l’objet d’une collaboration entre l’Institut Fresnel, le Turing Center for Living Systems et le Centre de Biologie Intégrative. Ce travail bénéficie aussi d’interactions fortes avec le Laboratoire des Sciences du Numérique à Nantes (LS2N), avec CNRS Sciences Informatiques et avec la société RIMéo, en cours de création par Simon Labouesse, ancien doctorant de notre laboratoire.
Financement : Agence Nationale de la Recherche, Institut Carnot Star (3D-RIM), plan d’investissement « France 2030 » (ANR-16-CONV-0001, ANR-21-ESRE-0002) et Aix-Marseille Université – A*MIDEX.
Contacts : Loïc LE GOFF, équipe MOSAIC
