TIMELoc — Microscopie optique super-résolue par codage temporel

La microscopie de fluorescence super-résolue offre un accès inédit à l'échelle nanométrique avec la sensibilité ultime de la molécule individuelle. L’approche plein champ s’appuie sur le contrôle temporel des émetteurs fluorescents, activés séquentiellement pour pouvoir isoler leurs tâches de diffraction et les localiser individuellement. Ce projet propose un nouveau concept de microscopie super-résolue plein champ s’affranchissant de la caméra et permettant d’associer les avantages uniques de l’observation simultanée en champ large avec les performances spectrales et temporelles inégalées d’une détection avec un mono-détecteur. Ce concept est basé sur une localisation des molécules par un codage temporel. L’échantillon est illuminé par un éclairage structuré dynamique qui permet d’associer une fréquence à chaque position dans l’échantillon. La preuve de principe a été réalisée sur des billes de 40 nm localisées à l’échelle de quelques nanomètres. La résolution théorique obtenue est presque 2 fois meilleure que celle issue d’un ajustement de la tache de diffraction. Ce concept ouvre de nouvelles possibilités de localisation multidimensionnelles plus robustes aux aberrations optiques permettant de pénétrer plus en profondeur dans les échantillons, de multiplexage spectral permettant le suivi simultané d’un plus grand nombre de types d’émetteurs, et de mesures de temps de vie de fluorescence offrant l’accès à l’environnement local d’une molécule individuelle. Grâce à l'expertise transdisciplinaire du consortium, les différentes configurations de TimeLoc à haut potentiel de valorisation seront appliquées à l'imagerie cellulaire où l'information spectrale, la tomographie en profondeur et l’accès à l’environnement local individuel représentent autant de verrous à dépasser. Les nouvelles performances de TimeLoc permettent également d'explorer en imagerie super-résolue de nouveaux processus en cellules vivantes. TimeLoc sera également appliqué en science des matériaux pour obtenir une cartographie nanométrique de la densité locale des modes électromagnétiques. Ceci représente une information majeure pour des nombreuses applications telles que les critaux photoniques, les cellules photovoltaiques ou les composants plasmoniques.