Les scientifiques ont publié des images très détaillées de neurones cultivés en laboratoire utilisant un rayonnement ultraviolet extrême qui pourraient aider à l'analyse des maladies neurodégénératives.

L'étude internationale, dirigé par le Dr Bill Brocklesby de l'Université de Southampton et le professeur Jeremy Frey, utilisé la lumière ultraviolette extrême (EUV) cohérente d'un laser ultrarapide pour créer des images des échantillons en collectant la lumière diffusée, sans avoir besoin d'un objectif.

La technique a produit des détails extraordinaires par rapport aux images au microscope optique traditionnelles, soulevant la possibilité d'applications potentielles en médecine, y compris l'étude de la maladie d'Alzheimer.

Les chercheurs ont publié leurs résultats dans Avancées scientifiques .

L'équipe a effectué le travail à Southampton et à l'installation Artemis du laboratoire Rutherford Appleton, Harwell. La démonstration à petite échelle révèle que des détails supplémentaires peuvent être échantillonnés sans installations coûteuses telles que les synchrotrons et les lasers à électrons libres.

Dr Bill Brocklesby, de l'Institut Zepler pour la photonique et la nanoélectronique, dit :« La capacité de prendre des images détaillées de structures biologiques délicates comme les neurones sans causer de dommages est très excitante, et le faire en laboratoire sans utiliser de synchrotrons ou d'autres installations nationales est une véritable innovation.

"Notre façon d'imagerie remplit une niche importante entre l'imagerie avec la lumière, qui ne fournit pas les détails fins que nous voyons, et des choses comme la microscopie électronique, qui nécessitent un refroidissement cryogénique et une préparation minutieuse des échantillons."

La recherche collaborative a combiné l'expertise de Southampton avec le Dr Richard Chapman et son équipe au Central Laser Facility, et des partenaires de recherche d'Allemagne et d'Italie.

La technique d'imagerie EUV traite plusieurs motifs de diffusion à partir d'un échantillon à l'aide d'un algorithme informatique. Le projet a comparé des images EUV de neurones cultivés en laboratoire provenant de souris avec des images de microscope optique traditionnelles, révélant ses détails beaucoup plus fins. Contrairement à la microscopie à rayons X durs, aucun dommage n'a été observé sur la structure délicate des neurones.

Professeur Jérémy Frey, Responsable de la chimie des systèmes informatiques, déclare :« Cela a été un effort long et soutenu mais très gratifiant. En avril 2003, nous avons commencé un voyage avec l'attribution d'une subvention de technologie de base du Conseil de recherche en génie et en sciences physiques pour les nouvelles technologies pour les sources de rayons X à l'échelle nanométrique :vers la diffusion de molécules isolées uniques.

"Quelque 17 ans plus tard, presque jour pour jour, notre papier dans Avancées scientifiques démontre que l'effort valait bien le travail acharné de notre équipe interdisciplinaire, obtenir les premières images à ultra haute résolution d'un échantillon biologique réel en utilisant la microscopie cohérente à rayons X (ptyographie). Nous sommes impatients d'appliquer notre microscope à de nombreux organismes biologiques, problèmes chimiques et matériels.

« Nous continuons à rechercher une résolution encore plus élevée dans le but ultime de l'imagerie moléculaire unique, un objectif qui semble maintenant très en vue."

La microscopie EUV offre de nombreux avantages par rapport à l'optique, techniques à rayons X durs ou à base d'électrons, cependant, les sources et optiques EUV traditionnelles ont jusqu'à présent exigé une grande échelle et un coût associé.

Cette nouvelle approche s'est concentrée sur les techniques optiques non linéaires et, en particulier, à partir de la génération d'harmoniques élevées (HHG) à l'aide de lasers femtosecondes intenses. Suite à ces résultats, l'équipe Artemis d'Oxford travaille pour pouvoir offrir un accès régulier à cette technique à l'avenir.

La combinaison des techniques d'imagerie tomographique avec ces dernières avancées dans les technologies laser et les sources EUV cohérentes a également le potentiel pour l'imagerie biologique à haute résolution en 3D.