Axe 3 : Nouveaux contrastes et imagerie de rupture : « Au-delà des limites »
Ouvrir des fenêtres d’observation inédites en mobilisant de nouvelles sources, sondes, contrastes et
stratégies de détection.
Depuis la fin des années 1990, la microscopie a profondément évolué. Ces avancées reposent surtout sur l’encodage génétique de marqueurs de contraste, comme les protéines fluorescentes ou la chimie orthogonale.
Des progrès sont encore attendus pour réduire la taille des marqueurs, les adapter à I ‘excitation infrarouge pour des observations en profondeur, intégrer des biosenseurs et utiliser les techniques d ‘optogénétique. Cependant, ces méthodes basées sur des stratégies de type OGM restent principalement confinées au laboratoire et ne sont pas adaptées à l’étude intégrée de systèmes biologiques complexes. L’utilisation de contrastes intrinsèques, liés aux propriétés physiques des interactions matière—lumière ou aux niveaux de vibration moléculaire, constitue une alternative prometteuse. Étant sans marquage, ces approches offrent un fort potentiel en médecine et en biologie végétale, pour l’étude des micro-organismes ou des microparticules, et plus généralement pour des applications hors laboratoire. L’optique non linéaire ajoute des contrastes complémentaires (SHG, THG), et l’imagerie vibrationnelle (Raman, cohérente) permet l’identification chimique, mais nécessite des instruments coûteux et spécifiques au travail en laboratoire. L’un des enjeux sera d’adapter ces instruments. L’imagerie en profondeur reste un défi. La microscopie
multiphotonique et la photoacoustique ont ouvert de nouvelles perspectives, mais des limitations de résolution et de quantification persistent. De nouvelles stratégies — contrôle du front d’onde, matrices de transmission, illumination aléatoire, localisation de fluorescence, endoscopie fibrée — promettent de dépasser ces compromis, notamment grâce à des approches multimodales corrélatives.
Mots-clés : Nouvelles sondes et stratégies de marquages, nouveaux fluorophores chimie orthogonale, sonde
chimico-mécanique, bioprinting microfluidique, imagerie en milieux diffusant, imagerie de phase et
amplitude, imagerie sans marquage (phase, ONL, Raman stimulé, Raman comprimé, …), polarisation,
nouvelles sources, mise en forme de la lumière, holographie, OCT dynamique, plasmonique ; imagerie THz,
imagerie multimodale non linéaire (bi-photon, SHG, THG, CARS, SRS, imagerie photo-acoustique, iScat,
nouveaux détecteurs, nouvelles méthodes de détection, micro-manipulations, optogénétiques libération
contrôlée de molécules, smart microscopie