Une étude, dont les résultats intitulés «Self-interference 3D super-resolution microscopy for deep tissue investigations» ont été publiés dans la revue Nature Methods, a permis, en utilisant un phénomène d'auto-interférences lumineuses, de révéler la position tridimensionnelle de molécules avec une précision nanométrique au sein d'échantillons biologiques épais.

Soulignons tout d'abord que «la complexité du fonctionnement de la matière biologique ne saurait être comprise sans disposer de méthodes d’observations permettant de décrypter l’organisation tridimensionnelle des biomolécules qui la constituent».

Bien que «la microscopie dite de 'super-résolution' (récompensée par le prix Nobel de chimie en 2014)» ait déjà permis d’atteindre «des résolutions permettant de distinguer les molécules elles-mêmes» dans «des cellules biologiques fines et isolées les unes des autres», jusqu'ici «il était impossible de réaliser de telles observations en 3D sur des tissus biologiques intacts et épais (de plusieurs dizaines de couche de cellules, environ 50 micromètres).

Ce n'est plus le cas aujourd'hui, grâce au développement d'un «nouveau concept optique permettant de localiser en 3D avec des précisions nanométriques, une molécule unique (par exemple une protéine) marquée par fluorescence au sein d’un échantillon biologique épais et complexe».

Baptisée SELFI (self-interferences en anglais), cette technique, qui «s’adapte à n’importe quel microscope optique et se révèle extrêmement stable et reproductible», a permis «de révéler, à des profondeurs jamais atteintes avec ces résolutions, des structures moléculaires en 3D au sein de tissus biologiques reconstitués à partir de cellules souches humaines».

Pour y parvenir, SELFI exploite «la phase de l’onde de la lumière de fluorescence et non uniquement l'intensité lumineuse comme communément en microscopie de fluorescence», ce qui permet de jouer «sur l’image de la lumière émise par la molécule, collectée par le microscope grâce au module SELFI, en la répliquant et la faisant se superposer pour générer un phénomène appelé d’interférences autoréférencées».

Cette nouvelle source de 'contraste' de l’image permet de localiser la molécule «dans la profondeur du tissu». Concrètement, cette avancée en photonique offre de nouvelles perspectives pour la biologie fondamentale, la médecine régénérative ou le diagnostic médical «où le besoin de comprendre la localisation en 3D de molécules (au sein d’organes, dans des échantillons de biopsies...) est un enjeu majeur de la recherche d’aujourd’hui».