Soutenances de thèse à venir

Résumé: Les caméras actuellement utilisées dans l’infrarouge (IR) ne mesurent que l'amplitude du rayonnement. Or, la phase est utile et complémentaire à l’amplitude pour comprendre les propriétés de l'objet imagé, telles que les variations de l'indice de réfraction. Nous avons mis au point une nouvelle technique d'imagerie de la phase utilisant le rayonnement IR à ondes longues (LWIR) (7-14 µm), en utilisant un matériau diffusant mince et une caméra microbolométrique non refroidie. La lumière diffusée par le matériau crée des motifs complexes de tavelures ou "speckle", dont l'analyse donne accès à la phase du rayonnement IR. Nous avons testé notre technique sur des lentilles et des objets fabriqués présentant des propriétés de phase complexes, et réussi à reconstruire leurs fronts d'onde (profils de phase). Cela offre de nouvelles possibilités pour analyser l'émission IR, mais aussi visualiser des matériaux non transparents, comme les tranches de semi-conducteurs, à l'aide du rayonnement LWIR.

Résumé: La microscopie à fluorescence est devenue le principal outil d'imagerie dans la recherche biologique. En raison de sa capacité à imager spécifiquement la structure biologique d'intérêt dans les cellules vivantes, la technique est inestimable pour de nombreuses tâches, en particulier en biologie cellulaire et moléculaire. L'invention de la microscopie à fluorescence à super-résolution il y a environ 20 ans permet maintenant la localisation de molécules uniques dans l'échantillon bien en dessous de la limite de diffraction, qui a longtemps été considérée comme une restriction absolue et insurmontable de la microscopie optique. Ces dernières années, des nouvelles techniques ont été introduites dans le domaine en utilisant des motifs d'éclairage structurés, atteignant ainsi des précisions de localisation nettement inférieures à 5 nm. Dans ce travail, nous présentons une nouvelle méthode de microscopie de fluorescence super-résolue utilisant un éclairage structuré modulé dans le temps, qui permet de déterminer les positions des émetteurs dans l'échantillon uniquement en fonction du nombre de photons émis dans le temps. Il est important de noter que la procédure de localisation ne dépend donc pas d'une caméra en tant que dispositif d'acquisition, mais ne nécessite qu'un seul module de comptage de photons. En même temps, la technique maintient une capacité d'imagerie à plein champ. Cela se traduit par une résolution temporelle nettement plus élevée par rapport aux techniques basées sur la caméra, tandis qu'une résolution spatiale comparable est obtenue. Cette nouvelle méthode a reçu le nom de TimeLoc, abréviation de 'Time-modulation Localization'. Après la mise en œuvre expérimentale, la fonctionnalité de la technique a d'abord été évaluée sur des billes fluorescentes en tant que qu'objet de calibration brillants, donnant des signaux d'émission avec un nombre de photons importants et facilement modulable . Les résultats expérimentaux ont ainsi montré que la mise en œuvre donnée atteint la limite de résolution théorique de la technique. Plus récemment, des expériences ont été menées sur des échantillons biologiques, où la reconstruction d'image du réseau de microtubules dans les cellules COS7 a été réalisée, démontrant ainsi la détection flurophores individuelles emettant en régime de molécules uniques. Une perspective prometteuse pour TimeLoc est de le combiner avec des approches résolues en temps (Fluorescence Lifetime Imaging (FLIM)), qui fournit des informations sur le microenvironnement chimique dans l'échantillon. Étant donné que FLIM nécessite un dispositif de détection rapide, TimeLoc serait particulièrement bien adapté pour détecter simultanément les positions des émetteurs dans l'échantillon.

Résumé: Le microscope optique est un outil de base des scientifiques. D’après le modèle ondulatoire de la lumière, sa résolution est limitée à quelques centaines de nanomètres, c’est la limite de diffraction. Des méthodes basées sur l’utilisation de molécules fluorescentes ont repoussé cette limite à quelques nanomètres. Il serait d’une grande utilité de pouvoir dépasser cette limite sans avoir recours à ces composés parfois toxiques. L’image formée par un microscope dépend du microscope mais aussi de l’éclairage de l’objet observé. Dans cette thèse, nous éclairons l’objet par un émetteur en rotation autour d’un axe au lieu d’une illumination statique habituellement. Un objet sur l’axe de rotation ne verra pas le mouvement de l’émetteur car la distance les séparant ne varie pas, un objet hors axe percevra une variation de l’onde émise puisque l’émetteur s’éloigne et se rapproche périodiquement. En utilisant ce critère on distingue des objets plus petits que la limite de diffraction. La viabilité de cette approche est démontrée à l'aide d'expériences en acoustique audible. Enfin, son implémentation sur un microscope confocal permet de véritablement observer des objets habituellement indiscernables avec cet outil.