Microscopies non linéaires TPEF/SHG et Champs d'Orientation fibrillaires

Université Paris DiderotNational audienceCertains matériaux du vivant peuvent être vus comme des matériaux composites multi-échelles polymère-polymère (tendons, tissus,...) ou polymère-minéral (os, dents...). La détermination de la structure auto-organisée des phases orientées fibrillaires est essentielle, tant pour la compréhension des propriétés physiques (visco-élasticité?)que des mécanismes d'embryogénèse et des applications médicales (diagnostique précoce des fibroses et cancer?). L'étude de ces systèmes complexes requiert des outils d'analyse ayant à la fois une forte sélectivité spatiale, fonctionnelle, et une forte spécificité. De par leurs contrastes spécifiques, les microscopies multiphotoniques incohérentes ou cohérentes apportent un nouveau regard sur les biomatériaux, avec des avantages en termes de sectionnement optique intrinsèque, de profondeur d'imagerie et d'innocuité du rayonnement. Les microscopies TPEF (Two Photons Excitated Fluorescence) et/ou SHG (Second Harmonic Generation) permettent de séparer les composantes cellulaires et fibrillaires des tissus biologiques, et l'étude de leur organisation et interactions. Après avoir abordé les problèmes de limitations en termes de profondeur d'imagerie de la TPEF par une approche Monte-Carlo, nous insisterons sur la SHG, qui permet de révéler spécifiquement les organisations supramoléculaires dépourvues de centre d'inversion, en particulier les protéines fibreuses du type collagène, myosine... Nous avons développé une méthode dénommée OF-SHM (Orientation Field-Second Harmonic Microscopy), qui permet de mesurer les champs d'orientation fibrillaires, ainsi que d'autres contrastes importants (concentration, paramètre d'ordre local...). Des applications des méthodes TPEF/SHG et OF-SHM à différents matériaux du vivant (tendon, foie de rat, embryon de poulet,?), ainsi que des perspectives pour le suivi de fibroses du foie humain par exemple, seront présentées