Microscopie de fluorescence biomédicale

Cet article décrit les principales techniques de la microscopie de fluorescence, les dispositifs commerciaux existants, et les technologies en développement. Le principal domaine d'utilisation de la microscopie de fluorescence est le domaine biomédical dans les applications de recherche fondamentale, appliquée, de diagnostic, de contrôle de qualité, etc. D'autres applications, en particulier en chimie et sciences des matériaux, utilisent les mêmes principes décrits ici du point de vue des applications des sciences de la vie. Actuellement, la microscopie de fluorescence permet d'étudier au niveau cellulaire et moléculaire les structures biologiques, leur fonctionnement et leurs interactions (division cellulaire, motilité, transport, sécrétion, communication neuronale, etc.).

La microscopie de fluorescence explore les domaines depuis l'ordre du nanomètre, avec les nouvelles techniques de super-résolution, jusqu'aux tailles millimétriques et, dans le domaine spectral, de l'ultraviolet (350 nm) au proche infrarouge (1 μm). Avec les capteurs courants, les temps d'enregistrement vont de la milliseconde à quelques secondes.

D'un point de vue industriel, le développement du secteur dépend d'une interaction dynamique entre les laboratoires de recherche fondamentale (utilisateurs), les laboratoires académiques de recherche en instrumentation, et les constructeurs. La microscopie de fluorescence se situe au carrefour de plusieurs techniques en évolution rapide. Des évolutions apparaissent dans les domaines de la chimie des sondes, des sources de lumière, des lasers, des dispositifs optomécaniques, des détecteurs de lumière, du traitement de signal et des possibilités de l'informatique. Des développements locaux peuvent se retrouver en un ou deux ans sous la forme d'un nouveau produit commercial. L'interaction avec tous ces domaines permet à la microscopie de fluorescence de s'étendre à de nouveaux champs, depuis l'étude moléculaire jusqu'à l'animal vivant. Nous avons choisi l'approche pluridisciplinaire dans la présentation de cet article.

Cette technique est assez universelle, généralement rapide à mettre en œuvre. Un de ses intérêts majeurs est l'extrême spécificité offerte par l'immuno- fluorescence et les protéines de fusion. Elle trouve ses limites dans la difficulté de disposer d'une sonde spécifique et d'explorer des objets épais (> 0,5 mm).

Elle s'applique maintenant en routine dans le domaine du diagnostic médical, de la recherche biomédicale et pharmaceutique, en chirurgie, et dans la recherche en instrumentation.