Structured illumination microscopy and adaptive optics for 3D dynamic fluorescent imaging - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2012

Structured illumination microscopy and adaptive optics for 3D dynamic fluorescent imaging

Microscopie à illumination structurée et optique adaptative pour l'imagerie de fluorescence 3D dynamique

(1)
1

Abstract

Recent developments in fluorescence microscopy (spatial resolution improvement, sample-induced aberrations correction...) offer many opportunities in biological imaging. But spreading of these techniques will require reduction of the restrictions on sample preparation, fluorescent probes, utilisation complexity, or imaging frame rate. During my Ph.D, I worked on the development and improvement of some of these techniques. Two structured illumination systems have first been built in order to accelerate optical sectioning realisation in thick samples. A second part of my work focused on the implementation of a new reconstruction approach in structured illumination microscopy to overcome the resolution limit imposed by the diffraction. This tool allows the reduction of the number of images required for reconstruction of a super-resolution image, leading to an increase in imaging speed. Additionally, an adaptive optics set-up has been developed to correct the sample-induced aberrations, improving imaging abilities in thick samples. The main purpose of this technique is to provide efficient correction, while protecting the sample through the use of independent fluorescent beads for correction estimation. Finally, an instrument for fluorescence quantum yield measurement dedicated to the characterization of infrared fluorophores has been studied to overcome the limitations of conventional methods in the infrared spectral range.
Les récentes avancées en microscopie de fluorescence (augmentation de résolution spatiale, correction des aberrations induites par l'échantillon...) ouvrent de nombreuses perspectives en imagerie biologique. Mais pour que ces techniques se répandent, il est nécessaire de réduire les contraintes qu'elles imposent sur la préparation des échantillons, sur les sondes fluorescentes, sur la complexité de mise en oeuvre ou la cadence d'acquisition. Pendant ma thèse, j'ai travaillé sur le développement et l'amélioration de quelques-unes de ces techniques. Dans un premier temps, deux systèmes d'illumination structurée ont été réalisés dans le but d'accélérer la cadence de réalisation de coupes optiques pour l'observation d'échantillons épais vivants. Une deuxième partie de mon travail a concerné la mise en place d'une nouvelle approche de reconstruction en illumination structurée afin de dépasser la limite de résolution imposée par le microscope. Cet outil permet de réduire le nombre d'images requises pour la reconstruction d'une image super-résolue, ce qui ouvre la voie à une augmentation de la cadence de réalisation de ces images. Un montage d'optique adaptative a également été développé afin de corriger les aberrations introduites par les échantillons épais, permettant une amélioration des capacités d'imagerie en profondeur. L'accent a été mis sur la protection de l'échantillon, grâce à l'utilisation de billes fluorescentes pour déterminer la correction à appliquer sans illuminer l'échantillon. Enfin, un instrument de mesure du rendement quantique de fluorescence dédié à la caractérisation de fluorophores infrarouges a été mis en oeuvre afin de pallier les limitations des méthodes de mesure classiques dans le proche infrarouge.
Fichier principal
Vignette du fichier
These_PVermeulen_041012.pdf (22.52 Mo) Télécharger le fichier

Dates and versions

pastel-00777094 , version 1 (16-01-2013)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00777094 , version 1

Cite

Pierre Vermeulen. Microscopie à illumination structurée et optique adaptative pour l'imagerie de fluorescence 3D dynamique. Optique [physics.optics]. Université Paris-Diderot - Paris VII, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00777094⟩
635 View
8642 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More