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En 1873, Abbe avait déjà montré que l’amélioration de la résolution d’un microscope optique en champ lointain pouvait passer par l’utilisation d’un éclairement exploitant une grande ouverture numérique. En champ large, une voie possible est d’utiliser plusieurs éclairements successifs aux propriétés choisies, puis de combiner intelligemment les mesures obtenues pour reconstituer une image finale de l’échantillon, à la résolution améliorée. Je présenterai des applications de cette idée générale, développées au cours de ma thèse à l’Institut Fresnel de Marseille. D’abord en microscopie cohérente, dans une technique appelée Optical Diffraction Tomography, basée sur la diffraction par l’échantillon d’une onde plane incidente. Puis je m’intéresserai à la microscopie de fluorescence où la même idée est utilisée en microscopie par éclairement structuré (SIM). Je détaillerai notamment deux déclinaisons de cette technique. La première se base sur un substrat nano-structuré (appelé réseau résonnant) pour créer une grille de lumière évanescente sub-diffraction et sonder la surface de l’échantillon. La seconde permet de remplacer l’habituel motif périodique d’illumination, de période, orientation et position contrôlées, par des motifs de speckle aléatoires, bien plus faciles à obtenir. Enfin, je parlerai d’une partie de mes travaux postdoctoraux à l’université VU d’Amsterdam, où nous étudions le fonctionnement collectif de moteurs moléculaires (kinésines et dynéines) dans des vers C Elegans. Je développe dans ce but un microscope bi-photonique à champ large, permettant d’exciter la fluorescence sur une épaisseur limitée (< 1.5 µm). L’originalité de la technique utilisée est de ne pas nécessiter le balayage de l’échantillon par un laser spatialement focalisé en un point, mais de plutôt recourir à une focalisation “temporelle” de la lumière dans un plan défini. Cela nous permet d’observer des mécanismes dynamiques généralement trop rapides pour la microscopie confocale ou bi-photonique classique.

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