Microscopie non linéaire : chiralité et génération de second harmonique

Résumé : Depuis 1990, la microscopie non linéaire de fluorescence excitée à deux photons (TPEF) ou de génération de second harmonique (SHG) a insufflé un nouvel élan à la microscopie optique. Il est possible de réaliser de l’imagerie fonctionnelle tridimensionnelle de tissus épais vivants ou de cellule. Le contraste provient soit de colorants optimisés pour l’imagerie non linéaire (contraste exogène), soit de protéines naturellement présentes dans les tissus comme l’élastine ou le collagène (contraste endogène). Nous abordons la microscopie non linéaire de ces deux points de vue, essentiellement en SHG mais aussi en TPEF. Notre travail sur les colorants pour la microscopie SHG s’appuie sur l’étude optique non linéaire des mécanismes intervenant dans l’activité optique des molécules chirales (la chiralité est la propriété d’un objet de ne pas être superposable à son image dans un miroir). La chiralité du colorant doit permettre d’améliorer l’imagerie membranaire de second harmonique quand les molécules se répartissent de part et d’autre de la membrane dans un arrangement centro-symétrique. Nous démontrons que le signal est conservé dans cette géométrie uniquement pour une chiralité par couplage excitonique. Dans ce but, nous avons travaillé sur un colorant synthétisé par le Laboratoire de Chimie de l’ENS de Lyon qui possède ce type de chiralité : l’ASTB (base de Troger substituée par deux acridines). Le travail sur ce colorant s’effectue alors dans deux directions, d’une part tester l'extension du modèle des oscillateurs couplés aux effets chiroptiques non-linéaires et d’autre part, montrer que ce colorant possède le type de chiralité optimal pour exalter le signal de second harmonique membranaire. La mesure résolue en polarisation du signal de second harmonique réfléchi par un film mince de ce colorant permet de valider notre modèle. Des vésicules artificielles mimant les membranes cellulaires permettent d’étudier son comportement comme colorant membranaire. Nous étudions et utilisons deux sources de contraste endogènes : le collagène (source de SHG) et l’élastine (source de TPEF). Après caractérisation des propriétés optiques non linéaires de ces deux protéines, nous montrons comment la microscopie non linéaire combinée de TPEF et de SHG peut remplacer avantageusement l’histologie classique. Nous démontrons la faisabilité d’une étude morphologique sur du tissu artériel épais vivant de Rat. Nous mettons alors en évidence les effets du lindane (un insecticide très répandu) sur le système cardio-circulatoire. L’étude montre de nombreuses altérations de l’élastine du tissu cardiaque tant au niveau de l’aorte que de l’artère carotide. Ces altérations se retrouvent, en partie, dans les artères d’animaux non traités au lindane mais descendant de père traité avec une dose résiduelle de toxique. Ce travail montre l’existence d’effets de l’insecticide sur la descendance. Nous réalisons la première étude nanotoxinologique en microscopie non linéaire à partir du signal de second harmonique des filaments de myosine. Nous mesurons une contracture au repos de cellules atriales de grenouille soumises à une toxine (la saxitoxine), avec une précision de 20 nm.
Type de document :
Thèse
Optique [physics.optics]. Paris-Sud XI, 2004. Français. 〈NNT : 2004PA112052〉
Liste complète des métadonnées

Littérature citée [68 références]  Voir  Masquer  Télécharger

https://hal-polytechnique.archives-ouvertes.fr/tel-01234992
Contributeur : Denis Roura <>
Soumis le : vendredi 27 novembre 2015 - 15:18:34
Dernière modification le : mercredi 25 avril 2018 - 10:45:39
Document(s) archivé(s) le : vendredi 28 avril 2017 - 23:56:25

Identifiants

  • HAL Id : tel-01234992, version 1

Collections

Citation

Thierry Boulesteix. Microscopie non linéaire : chiralité et génération de second harmonique. Optique [physics.optics]. Paris-Sud XI, 2004. Français. 〈NNT : 2004PA112052〉. 〈tel-01234992〉

Partager

Métriques

Consultations de la notice

297

Téléchargements de fichiers

479