Béatrice Garnier
Des neuroscientifiques de l’Université de Zurich ont développé des objectifs innovants pour la microscopie optique en utilisant des miroirs pour produire des visuals. Leur conception trouve une correspondance dans les télescopes à miroir utilisés en astronomie d’une portion et les yeux des coquilles Saint-Jacques d’autre aspect. Les nouveaux objectifs permettent une imagerie haute résolution des tissus et des organes dans une moreover grande variété de milieux d’immersion qu’avec les lentilles de microscope conventionnelles.
Certaines espèces de moules peuvent voir. Les pétoncles, par exemple, ont jusqu’à 200 yeux qui les aident à détecter les prédateurs comme une étoile de mer qui approche. Cependant, les yeux des pétoncles diffèrent considérablement de l’œil humain. Alors que dans nos yeux, la combinaison de la cornée et du cristallin crée une impression sur la rétine, dans les yeux de coquille Saint-Jacques, la lumière est focalisée par un miroir hémisphérique.
La création d’images avec des miroirs au lieu de lentilles est particulièrement courante dans les télescopes astronomiques, afin de capturer autant de lumière que feasible des planètes, des étoiles et des galaxies. Dans le télescope Schmidt développé dans les années 1930 par Bernhard Schmidt (1879-1935) et encore utilisé aujourd’hui dans de nombreux observatoires, une good lentille correctrice est associée à un grand miroir sphérique.
Les objectifs miroirs sont cependant rares dans les microscopes utilisés pour étudier le microcosme biologique. La plupart des objectifs de microscope sont si compacts qu’ils peuvent facilement être assemblés à partir de lentilles. Cependant, pour obtenir la meilleure qualité d’image, 10 à 15 lentilles faites de différents sorts de verre sont nécessaires, qui doivent toutes être polies avec précision et alignées avec précision les unes par rapport aux autres. Par conséquent, le coût des objectifs de microscope pour la recherche peut être équivalent à celui d’une voiture de taille moyenne, représentant une section importante du coût full d’un microscope.
Compatibilité avec différents milieux d’immersion comme pierre d’achoppement
En in addition de leur conception complexe, de nombreux objectifs commerciaux présentent l’inconvénient d’être généralement conçus pour un seul milieu d’immersion spécifique, tel que l’air, l’eau ou l’huile. Cela signifie qu’un nouvel objectif doit être acheté pour les échantillons nécessitant un milieu d’immersion différent. Pendant longtemps, ce n’était pas un problème majeur, mais ces dernières années, les procédés connus sous le nom de tactics de compensation qui peuvent rendre les échantillons de tissus transparents ont suscité beaucoup d’intérêt en biologie et en pathologie. Par exemple, au lieu de préparer laborieusement de fines tranches de tissu à partir d’un cerveau de souris prélevé, les strategies de nettoyage peuvent rendre l’ensemble du cerveau transparent. En pathologie, on espère que les tactics de payment augmenteront l’efficacité des examens des échantillons de biopsie, permettant de diagnostiquer in addition tôt les modifications tissulaires malignes telles que les tumeurs, par exemple. Malheureusement, la plupart des procedures de compensation utilisent des milieux d’immersion qui sont incompatibles avec les objectifs de microscope conventionnels. Cela signifie que les avantages considérables des strategies de défrichement pour la recherche restent en partie inexploités.
Microscopie haute résolution dans de grands blocs de tissus transparents
Pour contourner les limites des objectifs de microscope conventionnels, et inspiré par les yeux des coquilles Saint-Jacques, qui fonctionnent en principe comme de petits télescopes sous-marins de Schmidt, le Dr Fabian Voigt, neuroscientifique et astronome beginner de l’UZH, a développé une approche non conventionnelle : il s’est rendu compte qu’il était feasible de remplir un Télescope de Schmidt avec un milieu d’immersion liquide et rétrécissez-le à la taille d’un microscope. L’objectif résultant est quasi un télescope miniature qui a été submergé et fournit toujours une image nette. “Il est doable de concevoir un objectif Schmidt de manière à fournir une excellente qualité d’image dans n’importe quel fluide homogène ainsi que dans l’air”, explique Voigt. Cela signifie qu’un seul objectif Schmidt est appropriate avec de nombreuses techniques de compensation différentes. La raison de cette caractéristique inhabituelle est l’utilisation d’un miroir au lieu de lentilles. Un miroir sphérique concentre la lumière au même position, qu’il soit immergé dans un liquide ou dans l’air.
Programs polyvalentes également dans le diagnostic médical
Pour démontrer la polyvalence de cette approche innovante, des chercheurs travaillant avec Fabian Voigt et le professeur UZH Fritjof Helmchen ont utilisé leur prototype d’objectif Schmidt pour étudier une variété d’échantillons, notamment des cerveaux de souris, des têtards et des embryons de poulet. Avec une équipe de l’Université de Maastricht, ils ont également pu analyser des échantillons de cerveau humain purifiés. De as well as, le nouveau variety d’objectif est également adapté à la mesure de l’activité neuronale dans le cerveau de jeunes larves vivantes de poisson zèbre. “Dans tous les cas, la qualité d’image était équivalente ou même meilleure que celle que l’on pouvait obtenir avec des objectifs conventionnels, même si l’objectif de Schmidt ne se compose que de deux éléments optiques”, explique Helmchen. Par rapport aux objectifs conventionnels, qui ont environ une douzaine de lentilles supplémentaires, un objectif Schmidt peut donc être fabriqué de manière beaucoup plus rentable.
Les apps futures pourraient également inclure l’examen des tissus tumoraux ou la détection de maladies neurologiques. « À cet égard, les coquilles Saint-Jacques pourraient nous montrer la voie vers de meilleurs diagnostics médicaux », déclare Helmchen.
