Microscopie Holographique : Suivi 3D de Nanoparticules d’Or, Applications en Biologie
Fadwa Joud El Merabi (LKB)

Résumé :

Dans cette thèse, nous avons développé une nouvelle technique de microscopie
holographique digitale hétérodyne pour détecter et localiser en trois dimensions
des nanoparticules d’or utilisées comme marqueurs biologiques dans
des cellules vivantes. On combine la géométrie hors-axe et l’interférométrie
par décalage de phase, où deux modulateurs Acousto-Optique minutieusement
synchronisés sont utilisés, afin d’obtenir des hologrammes sans alias. La détection
hétérodyne permet d’atteindre la limite de bruit théorique (shot-noise).
Nous avons aussi élaboré une méthode de reconstruction numérique astucieuse
 : les images reconstruites ne souffrent pas de distorsions longitudinales,
les paramètres de reconstruction sont obtenus sans avoir besoin de les mesurer
en effectuant une calibration expérimentale supplémentaire, la compensation
des aberrations et les corrections de courbure de phase sont automatiquement
obtenus.

Nous avons pu imager et localiser, pour la première fois dans le contexte de
la microscopie holographique digitale, des billes d’or de 40 nm de diamètre,
attachées aux récepteurs transmembrannaires intégrine de fibroblastes 3T3
vivantes avec une précision de localisation de 5 nm latéralement et 100 nm
en profondeur quand une moyenne sur 32 images est effectué. De plus, une
exploration 3D, dans un volume relativement grand \sim (90x90x90) \mu m, de la
totalité du champ diffusé est obtenu. Finalement, nous avons pu caractériser
les régimes de diffusion des marqueurs d’or et des structures cellulaires en
analysant la forme 3D des motifs de diffusion correspondants qui sont facilement
accessible par holographie digitale.