Développement de la prochaine génération de microscopes

Pour observer les cellules vivantes au microscope, un échantillon est généralement pressé sur une lame de verre. Il s’y trouve alors calmement et les cellules sont observables. L’inconvénient est que cela limite le comportement des cellules et ne produit que des images en deux dimensions.

Des chercheurs de l’UiT The Arctic University of Norway et de l’University Hospital of North Norway (UNN) ont maintenant développé ce qu’ils appellent le microscope de nouvelle génération. La nouvelle technologie peut prendre des photos d’échantillons beaucoup plus grands qu’auparavant, tout en vivant et en travaillant dans un environnement plus naturel.

Une évolution majeure

La technologie fournit des images 3D où les chercheurs peuvent étudier les moindres détails sous plusieurs angles, clairement et visiblement, triés en différentes couches et toutes les couches sont mises au point.

Les microscopes 3D existent déjà, mais ils fonctionnent lentement et donnent de moins bons résultats. Le type le plus courant fonctionne en enregistrant pixel après pixel en série, qui sont ensuite assemblés en une image 3D. Cela prend du temps et souvent ils ne peuvent pas gérer plus de 1 à 5 tirs par minute. Ce n’est pas très pratique si ce que vous allez photographier quelque chose qui bouge.

“Avec notre technologie, nous pouvons gérer environ 100 images complètes par seconde. Et nous pensons qu’il est possible d’augmenter ce nombre. C’est exactement ce que nous avons démontré avec notre prototype”, explique Florian Ströhl, chercheur à l’UiT.

Le nouveau microscope est un microscope dit multifocal, qui fournit des images complètement claires, triées en différentes couches, où vous pouvez étudier les cellules sous tous les angles.

“C’est un gros problème. Le fait que nous parvenions à obtenir tout cela en une seule prise, c’est un énorme développement”, déclare Ströhl.

Peut voir derrière les objets

Ströhl explique que nous ne parlons pas de 3D sous la forme que la plupart d’entre nous connaissent. Alors que dans une image 3D traditionnelle, vous pourrez percevoir une sorte de profondeur, avec la nouvelle technologie, vous pourrez également voir derrière les objets.

Ströhl utilise un exemple où vous voyez une scène de jungle en 3D au cinéma.

“Dans une image 3D normale, vous pouvez voir que la forêt a une profondeur, que certaines feuilles et certains arbres sont plus proches que d’autres. Avec la même technologie utilisée dans notre nouveau microscope 3D, vous pouvez également voir le tigre se cacher derrière les buissons . Vous êtes capable de voir et d’étudier plusieurs couches indépendamment », explique Ströhl.

Maintenant, vous n’utilisez pas de microscope pour chercher des tigres dans la jungle, mais pour les chercheurs, cela peut être un outil important pour chercher des réponses dans les moindres détails.

Étudier les cellules cardiaques – pendant qu’elles battent

Ströhl a collaboré avec des chercheurs et des médecins de l’hôpital universitaire de Norvège du Nord (UNN) au développement de cette technologie.

Entre autres choses, ils travaillent à comprendre et à développer de meilleures méthodes de traitement pour diverses maladies cardiaques.

Étudier un cœur humain vivant est un défi, à la fois pour des raisons techniques et surtout pour des raisons éthiques. Ainsi, les chercheurs ont utilisé des cellules souches qui sont manipulées pour imiter les cellules cardiaques. De cette façon, ils peuvent développer des tissus organiques qui se comportent comme ils le feraient dans un cœur humain, et ils peuvent étudier et tester ces tissus pour mieux comprendre ce qui se passe.

Ce tissu ressemble presque à un petit morceau de viande vivante d’environ 1 cm. Cela crée une situation de test très exigeante, où les cellules cardiaques battent et sont en mouvement constant le long du fait que l’échantillon est trop grand pour être étudié avec des microscopes traditionnels. Le nouveau microscope gère bien cela.

“Vous avez ce morceau de viande pompant dans un bol, dont vous voulez prendre des photos au microscope. Vous voulez en voir les plus petites parties, et vous voulez une très haute résolution. Nous y sommes parvenus avec le nouveau microscope”, dit Ströhl.

Division Formule 1

Kenneth Bowitz Larsen dirige un grand laboratoire avec des microscopes avancés qui sont utilisés par tous les groupes de recherche de la Faculté de santé de l’UiT. Il a testé ce nouveau microscope, et est optimiste.

“Le concept est génial, le microscope qu’ils ont construit fait des choses que les systèmes commerciaux ne font pas”, explique Larsen. Le laboratoire qu’il dirige utilise principalement des microscopes commerciaux de fournisseurs tels que Zeiss, Nikon, etc.

“Ensuite, nous collaborons également avec des groupes de recherche comme celui que représente Florian Ströhl. Ils construisent des microscopes et testent des concepts optiques, ils sont en quelque sorte comme la division formule 1 de la microscopie”, explique Larsen. Larsen a une grande confiance dans le nouveau microscope que Ströhl a créé.

Les microscopes commerciaux doivent être utilisables pour toutes sortes d’échantillons possibles, tandis que le microscope développé par Ströhl est plus adapté à une tâche spécifique.

“Il est très photosensible et peut représenter l’échantillon sous différents angles. Il peut se frayer un chemin à travers l’échantillon et vous pouvez voir à la fois haut et bas. Et cela se produit si rapidement qu’il peut pratiquement être vu en temps réel. C’est un microscope extrêmement rapide », déclare Larsen.

Selon Larsen, les tests jusqu’à présent montrent que cela fonctionne bien, et il pense que ce type de microscope peut éventuellement être utilisé sur tous les types d’échantillons où vous regardez des êtres vivants qui bougent.

Il voit également un autre avantage à la vitesse de ce microscope.

“Les lumières vives ne sont pas bonnes pour les cellules. Comme ce microscope est si rapide, il expose les cellules à un éclairage beaucoup plus court et est donc plus doux”, explique-t-il.

La technologie est brevetée

Le prototype du microscope fonctionne et est opérationnel. Les chercheurs travaillent actuellement à la création d’une version améliorée plus facile à utiliser, afin que davantage de personnes puissent faire fonctionner et utiliser le microscope.

Les chercheurs ont également déposé un brevet et recherchent également des partenaires industriels qui développeront cela en un microscope qui sera disponible à la vente.

En attendant, le prototype sera mis à la disposition des partenaires locaux qui pourront bénéficier de la nouvelle technologie.

“Nous l’offrirons également à d’autres en Norvège, s’ils ont des échantillons particulièrement exigeants qu’ils souhaitent examiner”, déclare Ströhl.