Le prix Nobel de Chimie pour les inventeurs du nanoscope

Trois chercheurs, deux américains et un allemand, ont trouvé indépendamment le moyen de repousser les limites du microscope optique. Leurs microscopes à super résolution - des nanoscopes - permettent de voir des molécules à l’intérieur de cellules vivantes. Des instruments déjà utilisés pour la recherche en biologie et en médecine.

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Le prix Nobel de Chimie pour les inventeurs du nanoscope

Récompenser ceux qui ont repoussé les limites de la science. Ce pourrait être une définition du prix Nobel. Et les lauréats du prix Nobel de Chimie 2014, Eric Betzig, Stefan W. Hell et William E. Moerner, répondent idéalement à ce critère : ils ont trouvé le moyen de dépasser une limite considérée comme infranchissable depuis... 1873. Cette année-là, le microscopiste Ernst Abbe établissait que la résolution d’un microscope optique ne pouvait être meilleure que 0,2 micron, soit la moitié de la plus petite longueur d’onde de la lumière visible.

Le défi a tenu longtemps, et ce n’est qu’en 2000 que Stefan W. Hell, au Max Planck Institute, a réalisé la première démonstration d’un microscope optique capable de visualiser les détails d’une bactérie bien inférieurs à 0,2 micron. Sa méthode, baptisée STED (Stimulated emission depletion microscopy), utilise deux lasers. L’un pour illuminer des molécules fluorescentes (des marqueurs introduits dans la cellule), l’autre pour "éteindre" immédiatement les molécules périphériques en ne gardant qu’un spot de taille nanométrique. En balayant l’échantillon avec ces lasers, les chercheurs obtiennent une image de super résolution.

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Les deux autres lauréats, Eric Betzig et William E. Moerner, ont choisi une autre voie qui consiste à prendre de multiples images d’une même zone. Et c’est en les superposant qu’on obtient une image qui dépasse la fameuse barrière de résolution dressée en 1873. C’est en 2006 qu’a été réalisée la première démonstration de la méthode dite de " Single molecule microscopy ", qui déclenche la fluorescence d’une molécule unique avec un laser, prend une photo, puis recommence avec une autre, composant peu à peu une image de très haute résolution.

Des instruments fondés sur ces techniques sont commercialisés par des firmes comme Zeiss ou Leica. Avec des applications notamment dans l’étude du cerveau.

Thierry Lucas

Eric Betzig, citoyen américain né en 1960, est responsable d’une équipe au Howard Hughes Medical Institute, Ashburn (Virginie).

Stefan W. Hell, citoyen allemand né en 1962, est directeur du Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, à Göttingen.

William E. Moerner, citoyen américain né 1953, est professeur de chimie et de physique appliquée à l’université de Stanford.

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