Optique adaptative pour la microscopie confocale – CONFOC-AO

La Microscopie à Fluctuations de Fluorescence (FFM) correspond à tout un ensemble de méthodes (FCS, RICS, sFCS, PCH, etc.) principalement destinées à la biologie, qui exploitent les fluctuations de fluorescence pour calculer le nombre moyen de molécules passant à travers le volume d'observation d'un microscope confocal et obtenir des informations sur leur dynamique (mobilité, interactions moléculaires, etc.).
Toutefois, en situation concrète, des progrès doivent être faits, car la FFM est extrêmement sensible aux aberrations optiques induites par l'objectif, le système de balayage laser, le support de l'échantillon (lamelle, substrat), ou l'échantillon lui même (solution, milieu de culture, cytoplasme, noyau cellulaire, etc.) La raison de cette sensibilité réside dans la nature même des mesures effectuées en FFM, à savoir une fluctuation (contrairement à une image, qui fournit une valeur moyenne) : voir le fichier supplémentaire annexé. En conséquence, les calculs de concentration, de diffusion, des interactions, etc. dépendent fortement de ces aberrations : il a ainsi été montré dans littérature que, sur un 1er système développé pour la FFM, le temps de diffusion (mesuré dans des solutions homogènes) varie d'un facteur 2 entre le centre et le bord du champ de vue (140 µm de largeur), sur un autre système, que la luminosité (signal par molécule) varie d'un facteur 3 (champ de vue de 60 µm), le partenaire biologiste ayant même observé un facteur 15 sur la brillance avec un système de FFM commercial (voir également le fichier supplémentaire annexé).
Ce projet vise à construire un démonstrateur d'Optique Adaptative (OA) pour la FFM, fondée sur une nouvelle fonction du mérite, afin de mesurer plus précisément la concentration et la mobilité des molécules : i) dans différentes parties de la cellule (noyau, cytoplasme, membrane), ii) en différents points du champ de vue, à différentes profondeurs et dans différents environnements (température, traitement de substrat) ; iii) sur des échantillons de différents types (milieux, matrices, cellules, tissus).
Ce projet est basé sur l'expertise de l'équipe LIPhy en développement instrumental et méthodologique pour la FFM. Il bénéficie également du savoir-faire de Alpao, une société spécialisée dans l'OA. Dans le cadre d'un accord de collaboration, un miroir déformable (MD) a été mis à disposition du LIPhy en 2010-2011. Le partenaire Gipsa-lab sera en charge du nanopositionnement du MD. Le partenaire biologiste, CRI U823, aura pour mission d'identifier et de proposer des échantillons biologiques d'intérêt pour valider la preuve de concept. En outre, il procédera à des expériences de contrôle sur des microscopes commerciaux et conseillera le consortium quant à la mise en œuvre d'un composant d'OA sur un microscope confocal dans l'environnement d'un laboratoire de biologie.
Le transfert technologique du projet sera réalisée par Floralis. Bien que le consortium ait déjà des partenaires industriels (comme Alpao, voir la lettre jointe), il reste ouvert à d'autres partenariats, l'objectif étant le développement et l'adaptation d'un dispositif d'OA au marché de la FFM. En effet, à l'heure actuelle, il n'existe, au niveau international, que deux sociétés développant l'OA pour la microscopie biologique, mais aucun de ces produits n'est compatible avec les modalités de la FFM. C'est pourquoi le leader mondial en matière de FFM, Zeiss, appuie fortement nos développements (voir sa lettre de soutien jointe).