Imagerie microscopique computationnelle à haut débit
Une nouvelle approche de la microscopie de phase quantitative à haut débit présente un potentiel pour la délimitation des structures subcellulaires dans les études cellulaires à grande échelle.
Les organites cellulaires sont impliqués dans de nombreuses activités de la vie cellulaire. Leur dysfonctionnement est étroitement lié au développement et aux métastases 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.
Une approche hybride de transport d'intensité en champ clair/obscur (HBDTI) pour la microscopie quantitative de phase à haut débit élargit considérablement le produit espace-largeur de bande d'un microscope conventionnel, en étendant les fréquences spatiales accessibles de l'échantillon dans l'espace de Fourier bien au-delà de la limite traditionnelle de la diffraction cohérente.
Linpeng Lu, NJUST.
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 scientifiques et technologiques. La microscopie à fluorescence, en particulier, a fait plusieurs bonds en avant, passant de la microscopie à champ large en 2D à la microscopie confocale en 3D, puis à la microscopie à fluorescence à super-résolution, favorisant ainsi le développement des sciences de la vie modernes.
Avec les microscopes conventionnels, les chercheurs ont actuellement du mal à générer un contraste intrinsèque suffisant pour les cellules non colorées, en raison de leurs faibles propriétés d'absorption ou de diffusion. Des colorants spécifiques ou des étiquettes fluorescentes peuvent aider à la visualisation, mais l'observation à long terme de cellules vivantes reste difficile à réaliser.
Récemment, l'imagerie de phase quantitative (QPI) s'est révélée prometteuse grâce à sa capacité unique à quantifier le retard de phase de spécimens non marqués de manière non destructive. Cependant, le débit d'une plateforme d'imagerie est fondamentalement limité par le produit espace-largeur de bande (SBP) de son système optique, et l'augmentation du SBP d'un microscope est fondamentalement confondue par les aberrations géométriques de ses éléments optiques qui dépendent de l'échelle. Il en résulte un compromis entre la résolution d'image réalisable et le champ de vision (FOV).
Une approche permettant d'obtenir une imagerie microscopique sans marqueur, à haute résolution et à grand champ de vision est nécessaire pour permettre une détection précise et une analyse quantitative des caractéristiques et 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 mis au point une méthode de microscopie à haut débit sans marquage, basée sur des éclairages hybrides à fond clair et à fond noir. Comme l'indique la revue Advanced Photonics, l'approche "transport d'intensité hybride fond clair/fond noir" (HBDTI) pour la microscopie quantitative de phase à haut débit élargit considérablement les fréquences spatiales accessibles de l'échantillon dans l'espace de Fourier, ce qui multiplie par cinq environ la résolution maximale réalisable par rapport à la limite de diffraction de l'imagerie cohérente.
Sur la base du principe du multiplexage de l'éclairage et de l'ouverture synthétique, ils établissent un modèle d'imagerie directe du transport non linéaire de l'intensité en fond clair et en fond noir. Ce modèle confère à la HBDTI la capacité de fournir des caractéristiques au-delà de la limite de diffraction cohérente. À l'aide d'un microscope commercial doté d'un objectif 4x, 0,16NA, l'équipe a démontré l'imagerie à haut débit HBDTI, atteignant une résolution d'imagerie de demi-largeur de 488 nm dans un FOV d'environ 7,19 mm2, ce qui donne une augmentation de 25× de la SBP par rapport au cas de l'éclairage cohérent.
L'imagerie non invasive à haut débit permet de délimiter les 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, "l'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. Compte tenu de sa capacité à réaliser des QPI à haut débit, l'HBDTI devrait constituer une solution puissante pour la détection et l'analyse à grande échelle des structures subcellulaires dans un grand nombre de grappes de cellules." M. Zuo note que des efforts supplémentaires sont nécessaires pour promouvoir la mise en œuvre à grande vitesse de l'HBDTI dans l'analyse de cellules vivantes en grand nombre.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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