« regarder autrement»

Mots Clefs: imagerie de retardance (collagène dans les tissus), plasmonique, imagerie sans marquage (phase, ONL, Raman, Raman stimulé, Raman comprimé, …) ; imagerie multimodale non linéaire (bi-photons, SHG, THG, CARS, imagerie photo-acoustique, imagerie sans lentille.

L’imagerie et l’instrumentation en microscopie doivent faire face aujourd’hui à des défis nouveaux liés à la complexité croissante des questions biologiques étudiées. En effet, l’observation d’assemblages multicellulaires (ex. organoides), de tissus voire d’organismes complets vivants est maintenant souvent nécessaire pour aborder les notions de systèmes de régulation, différentiation cellulaire, migration, …, conduisant à une demande croissante émanant des communautés biologique et médicale. Cette difficulté croissante s’accompagne conjointement d’exigences accrues en terme de préservation de l’échantillon, de quantification des mesures et de maintien des acquisitions sur le temps long et à des échelles spatio-temporelles toujours plus petites. 

Les développements instrumentaux en cours, que ce soit en imagerie d’objets marqués (fluorescence, plasmonique) ou en imagerie sans marquage (génération d’harmonique, imagerie vibrationnelle, polarisation, opto-acoustique), vont dans le sens de la demande de l’imagerie biomédicale. La pression est mise sur l’émergence de techniques capables d’être totalement furtives dans les échantillons les plus fragiles (embryons, greffes), tout en extrayant les informations nécessaires pour permettre l’analyse et la compréhension du vivant

Si l’observation des objets épais est un virage amorcé depuis plusieurs années notamment grâce à la microscopie multi-photonique et l’imagerie opto-acoustique, la quantification et le gain en résolution en profondeur restent un immense challenge en optique. L’extraction de grandeurs biophysiques est une des voies pour mener au contraste (identification de structures) mais également à la mesure quantitative: indice de réfraction, viscosité, élasticité, vibrations moléculaires… sont autant de mesurables possibles. Le recours à une (ou plusieurs) modalité(s) dont le signal est intrinsèquement lié à des grandeurs physiques est une des voies d’approches fortes, d’autant plus que, sans marquage par construction, elles sont applicables potentiellement à l’homme.

Le recours à l’utilisation d’imagerie multimodale a néanmoins un coût, essentiellement lié à la mise en place de contraintes multiples, instrumentales (encombrement, choix de longueurs d’ondes, systèmes d’acquisition, …) comme organisationnelles (ordre des mesures, contraintes liées aux échantillons, durée totale d’acquisition, …). Cela impose que l’imagerie doit être co-conçue pour faire vivre la multimodalité sur le microscope mais également co-conçue avec l’analyse et le traitement du signal pour assurer des mesures optimales. C’est par ces leviers que la vitesse, la robustesse et la flexibilité d’acquisition sur tous types d’échantillons pourra être obtenue.

Actions

– Groupe de co-conception en lien avec le besoin des biologistes du GdR et les algorithmes conçus par les chercheurs du GdR. Favoriser l’échange entre les différents développeurs pour converger vers des outils transdisciplinaires.

– Faire des actions de formation régulières sur l’optique de base pour fédérer et démystifier l’imagerie auprès des membres du GdR non-experts en instrumentation. 

– Rendre transférables les résultats de recherche en physique pour des applications par des chercheurs non-experts : structuration d’un réseau autour du transfert avec la mise en place d’outils open-source d’interfaçage avec les principaux microscopes commerciaux existants.

Coordinateurs : Pierre Bon (email) Serge Monneret (email)