Les organites cellulaires sont impliqués dans une variété d’activités de la vie cellulaire. Leur dysfonctionnement est étroitement lié au développement et à la métastase du cancer. L’exploration des structures subcellulaires et de leurs états anormaux facilite la compréhension des mécanismes des pathologies, ce qui peut permettre un diagnostic précoce pour un traitement plus efficace.
Le microscope optique, inventé il y a plus de 400 ans, est devenu un instrument indispensable et omniprésent pour l’étude d’objets à l’échelle microscopique dans de nombreux domaines de la science et de la technologie. En particulier, la microscopie à fluorescence a franchi plusieurs étapes, du champ large 2D à la microscopie confocale 3D, puis à la microscopie à fluorescence à super résolution, favorisant grandement le développement des sciences de la vie modernes.
À l’aide de microscopes conventionnels, les chercheurs ont actuellement du mal à générer un contraste intrinsèque suffisant pour les cellules non colorées, en raison de leur faible absorption ou de leurs faibles propriétés de diffusion. Des colorants spécifiques ou des marqueurs fluorescents peuvent aider à la visualisation, mais l’observation à long terme des cellules vivantes reste difficile à réaliser.
Récemment, l’imagerie de phase quantitative (QPI) s’est révélée prometteuse avec sa capacité unique à quantifier le retard de phase d’échantillons non marqués de manière non destructive. Pourtant, le débit d’une plate-forme d’imagerie est fondamentalement limité par le produit espace-bande passante (SBP) de son système optique, et l’augmentation SBP d’un microscope est fondamentalement confondue par les aberrations géométriques dépendant de l’échelle de ses éléments optiques. Il en résulte un compromis entre la résolution d’image réalisable et le champ de vision (FOV).
L’auteur principal Linpeng Lu, doctorant au SCILab, fournit une animation peinte à la main aux couleurs vives comme un résumé utile du rapport. Crédit : Lu et al., doi 10.1117/1.AP.4.5.056002.
Une approche pour obtenir une imagerie microscopique sans étiquette, à haute résolution et à grand champ de vision est nécessaire pour permettre une détection précise et une analyse quantitative des caractéristiques et des événements subcellulaires. À cette fin, des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Nanjing (NJUST) et de l’Université de Hong Kong ont récemment développé une méthode de microscopie à haut débit sans étiquette basée sur des illuminations hybrides à fond clair/noir.
Comme rapporté dans Photonique avancéel’approche « hybride fond clair-fond noir de transport d’intensité » (HBDTI) pour la microscopie de phase quantitative à haut débit élargit considérablement les fréquences spatiales de l’échantillon accessible dans l’espace de Fourier, étendant la résolution maximale réalisable d’environ cinq fois au-dessus de la limite de diffraction d’imagerie cohérente.
Basés sur le principe du multiplexage de l’illumination et de l’ouverture synthétique, ils établissent un modèle d’imagerie vers l’avant du transport d’intensité non linéaire en fond clair et en fond noir. Ce modèle confère à HBDTI la capacité de fournir des caractéristiques au-delà de la limite de diffraction cohérente.
À l’aide d’un microscope commercial avec un objectif 4x, 0,16NA, l’équipe a démontré l’imagerie à haut débit HBDTI, atteignant une résolution d’imagerie demi-largeur de 488 nm dans un champ de vision d’environ 7,19 mm2, ce qui donne une augmentation de 25 fois la SBP par rapport au cas de éclairage cohérent.
L’imagerie non invasive à haut débit permet la délimitation des structures subcellulaires dans les études cellulaires à grande échelle. Selon l’auteur correspondant Chao Zuo, chercheur principal du Smart Computational Imaging Laboratory (SCILab) au NJUST, « HBDTI offre un outil d’imagerie simple, performant, peu coûteux et universel pour l’analyse quantitative dans les sciences de la vie et la recherche biomédicale. sa capacité de QPI à haut débit, HBDTI devrait fournir une solution puissante pour la détection et l’analyse à grande échelle des structures subcellulaires dans un grand nombre de grappes de cellules.
Zuo note que des efforts supplémentaires sont nécessaires pour promouvoir la mise en œuvre à grande vitesse de HBDTI dans l’analyse de cellules vivantes en grand groupe.
Plus d’information:
Linpeng Lu et al, approche hybride de transport d’intensité en fond clair et en fond noir pour la microscopie de phase quantitative à haut débit, Photonique avancée (2022). DOI : 10.1117/1.AP.4.5.056002