Un nouveau microscope peut capturer des images 3D d'organismes vivants en temps réel. C'est ce qu'on appelle le QI-scope, une innovation issue d'un spin-off de l'Université Carlos III de Madrid (UC3M), Nature 4D. Le microscope peut être utilisé dans la recherche biomédicale ou pour améliorer les procédures de diagnostic clinique.

Ce microscope de nouvelle génération permet de réaliser des images tridimensionnelles de petits spécimens (entre 1 mm et 2 cm) grâce à l'utilisation d'un faisceau laser plat en temps quasi réel, qui permet de suivre les animaux au fur et à mesure de leur développement. "Nous pouvons voir comment bat le cœur d'un poisson zèbre et faire une reconstruction en 3D de son battement, " a déclaré Jorge Ripoll, professeur au Département de Bioingénierie et Ingénierie Aérospatiale de l'UC3M et co-fondateur de 4D Nature avec Alicia Arranz et César Nombela. "Il peut être utilisé pour de nombreuses études liées aux maladies cardiovasculaires, et de mieux comprendre le fonctionnement du cœur."

Selon ses créateurs, cette technologie représente la prochaine étape de la microscopie confocale, qui a révolutionné le monde de la biomédecine au cours des deux dernières décennies. Le QIs-scope peut capturer 200 images par seconde, par rapport aux environ cinq images par seconde d'un microscope confocal moderne. En plus de sa vitesse, il peut marquer des cellules ou des processus moléculaires avec différentes couleurs à l'aide de ses quatre lasers, qui peut être porté à six. "Cela permet de surveiller jusqu'à six cellules différentes ou six types de cellules différents dans le même échantillon, " dit Ripoll, qui mène ses recherches au sein du Groupe d'imagerie et d'instruments biomédicaux de l'UC3M (BiiG).

Cette machine peut observer ce qui se passe au niveau cellulaire dans le développement des tissus ou le fonctionnement interne des organes. "Si les cellules sont marquées avec des protéines fluorescentes, vous pouvez faire un suivi spécifique de ce qui se passe au niveau cellulaire dans chaque organe, " a déclaré Ripoll. "Nous générons un faisceau de lumière avec un laser. Ce faisceau de lumière excite la fluorescence, et quand le faisceau de lumière est déplacé, nous obtenons une image 3-D de l'échantillon."

QIs-scope trouve des applications dans le secteur de l'imagerie biomédicale. Il est utile dans les laboratoires de recherche ou de développement en biologie moléculaire pour étudier des organes entiers ou dans des modèles d'animaux in vivo. En réalité, les mesures du cœur du poisson zèbre ont été prises en collaboration avec le groupe de Nadia Mercader du National Center for Cardiovascular Research. Aussi, il pourrait intéresser les cliniques et les centres pharmaceutiques qui utilisent les microscopes confocaux traditionnels. En outre, il peut être utilisé pour surveiller la qualité des fluides et la présence d'impuretés pour faire des images 3D de matériaux transparents. Elle peut être appliquée grâce à l'utilisation d'autres longueurs d'onde du spectre électromagnétique (térahertz ou micro-ondes, par exemple) dans des images de matériaux opaques.

La clé du fonctionnement du QIs-scope réside dans le logiciel, car pour prendre des mesures dans différentes positions d'un échantillon à une cadence de 200 images par seconde, il est nécessaire de coordonner un ensemble de lasers, moteurs, caméras et filtres très efficacement. La vitesse de mesure élevée permet d'observer plusieurs angles de l'échantillon. Cela améliore la résolution et la qualité des données reconstruites, mais il faut un logiciel complexe pour combiner toutes ces mesures. "Notre objectif est que le QIs-scope soit facile à utiliser avec un logiciel intuitif, pour que l'utilisateur puisse voir l'échantillon et choisir où faire les scans, choisissez les couleurs d'excitation et générez une image tridimensionnelle avec autant de couleurs que vous avez choisi."