Suivi en temps réel du mouvement et de l'orientation de nanoparticules individuelles dans des cellules neuronales

Ce manuscrit présente le travail effectué durant mes trois années de doctorat au laboratoire LuMIn où j'ai participé au développement du montage de microscopie 5D-RedShot. L'objectif de ce dispositif est l'étude de la dynamique des mouvements intracellulaires d'endosomes dans des neurones. Des anomalies de ces mouvements sont déjà connues pour être liées à des maladies neurodégénératives, mais sont encore peu étudiées quantitativement.Durant ma thèse, j'ai perfectionné un montage pré-existant qui superlocalise des nanocristaux uniques, en les excitant dans l'infra-rouge puis en détectant leur génération de second harmonique. L'utilisation d'un DMD (Digital Micromirror Device) assure le déplacement du faisceau d'excitation par holographie, tout en corrigeant les aberrations optiques statiques.Il devient alors possible de suivre des mouvements en 3D, sur plusieurs dizaines de micromètres, à haute cadence temporelle (plusieurs centaines de Hz). La précision de localisation atteint quelques nm dans le plan de l'échantillon, et une dizaine de nm le long de l'axe optique.Plusieurs types de nanoparticules ont été testés et comparés selon leurs propriétés d'émission et de taille.Une amélioration notable du montage a été la mise en œuvre de la mesure de l'orientation des nanocristaux, simultanée à celle de leur position.L'accès à cette information permet désormais de mesurer cinq paramètres de la trajectoire : trois positions et deux angles, sans dégrader les performances précédentes.Le suivi de trajectoires dans des neurones en culture a montré des caractéristiques typiques de mouvement intraneuronal et ouvre la voie à l'utilisation de cette technique de microscopie dans des échantillons complexes.