Un instrument open source révolutionnaire développé par des chercheurs européens promet de révolutionner l’imagerie par fluorescence et électroluminescence, en démocratisant l’accès aux techniques de pointe dans diverses disciplines scientifiques. Ce nouveau macroscope à luminescence, détaillé dans la revue Optics Express, offre une alternative flexible et abordable aux configurations de laboratoire coûteuses et personnalisées, souvent requises pour la microscopie optique avancée.
Le dispositif innovant, soutenu par le projet DREAM, allie parfaitement abordabilité, précision et polyvalence. Contrairement aux instruments d’imagerie conventionnels confinés par des conceptions optiques rigides, ce « macroscope » permet aux chercheurs de programmer des séquences d’éclairage complexes et de contrôler avec précision plusieurs longueurs d’onde, permettant ainsi une imagerie à grande vitesse et une analyse résolue dans le temps. Il est important de noter qu’il s’adapte à un large éventail de types d’échantillons, depuis les tissus végétaux délicats jusqu’aux dispositifs optoélectroniques complexes.
Faire tomber les barrières de l’imagerie par luminescence
L’imagerie par luminescence est devenue indispensable dans la science moderne, révélant le fonctionnement caché des molécules et des organismes vivants invisibles à l’œil nu. Cependant, la mise en œuvre de protocoles d’éclairage sophistiqués nécessite souvent des connaissances spécialisées en optique, en électronique et en développement de logiciels, un obstacle pour de nombreux chercheurs.
“Notre objectif était d’éliminer cet obstacle”, a expliqué le Dr Ian Coghill de l’École Normale Supérieure de Paris, co-auteur principal de l’étude. “Nous avons créé un système que tout le monde peut facilement reproduire sans avoir besoin de formation d’experts.”
L’équipe de recherche a franchi une étape révolutionnaire en fournissant un accès totalement ouvert à toutes les ressources essentielles : des fichiers CAO complets, des instructions d’assemblage détaillées, des protocoles d’étalonnage et un logiciel de contrôle convivial basé sur Python. En utilisant des composants facilement disponibles, pour la plupart imprimés en 3D, l’ensemble du système peut être construit pour moins de 25 000 €, soit une fraction du coût d’installations commerciales comparables. Cela réduit considérablement la barrière financière à l’entrée, permettant aux petits laboratoires et aux équipes interdisciplinaires de poursuivre des recherches auparavant accessibles uniquement aux grandes institutions disposant de ressources importantes.
Un outil polyvalent dans divers domaines
La conception modulaire du macroscope s’adapte à une large gamme de sources d’éclairage allant de l’ultraviolet au proche infrarouge (405 à 740 nm) et permet une imagerie synchronisée à des vitesses allant jusqu’à 100 images par seconde. Les chercheurs peuvent adapter les séquences de modulation de la lumière, à l’aide de modèles sinusoïdaux, pulsés ou de conceptions personnalisées, pour sonder avec précision le comportement dynamique des systèmes photoactifs.
Les chercheurs ont déjà démontré sa large applicabilité dans divers domaines :
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Physiologie végétale : Suivi de l’absorption des herbicides par les plantes thaliana et mesure de l’activité photosynthétique à l’aide de techniques de fluorescence dynamique.
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Photophysique des protéines : Distinguer les types distincts de protéines fluorescentes photocommutables de manière réversible en fonction de leurs « empreintes cinétiques » uniques grâce à des méthodes d’imagerie avancées telles que RIOM (Rectified Imaging under Optical Modulation).
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Dispositifs optoélectroniques : Cartographie de l’électroluminescence dépendant de la fréquence dans les cellules solaires et les LED, mettant en lumière les processus de transport de charge et de recombinaison au sein de ces dispositifs.
“Ces exemples ne font qu’effleurer la surface de ce qui est possible”, note le Dr Ludovic Jullien, auteur principal et coordinateur du projet DREAM. “En combinant du matériel ouvert avec un éclairage programmable, nous visons à renforcer à la fois la recherche fondamentale et l’innovation pratique dans des domaines allant de la biologie végétale et de la photonique aux énergies renouvelables.”
Fidèle à sa philosophie de science ouverte, le projet DREAM a rendu tous les fichiers de construction, scripts d’analyse et données expérimentales librement accessibles sur Zenodo. Les chercheurs encouragent la communauté scientifique à adapter, modifier et développer cette plateforme.
“Il s’agit bien plus qu’un simple prototype”, souligne le Dr Coghill. “C’est une base ouverte, un tremplin permettant à quiconque d’explorer le monde fascinant de la photophysique dynamique.”
