Soutenance de thèse : Contrôle des ondes évanescentes pour l'activation opto-génétique de cellules - Marc Grosjean (OPTIMA)

Les ondes évanescentes sont couramment utilisées en microscopie, pour imager la surface d'échantillons fluorescents telles que les membranes cellulaires, car l'excitation lumineuse est confinée à l'interface entre la lamelle et l'échantillon sur une épaisseur d'une centaine nanomètres, permettant une bonne sélectivité axiale. Pour l'imagerie, l'onde évanescente est homogène dans le plan transverse. Cependant, il peut être intéressant de structurer l'onde évanescente dans ce plan pour des applications de photo-conversion ou photo-activation. L'objet de cette thèse est de présenter une méthode, et de décrire un dispositif, permettant de générer une onde évanescente avec une distribution d'intensité arbitraire dans le plan transverse. Nous utilisons une matrice de micro-miroirs qui nous permet, d'une part, de masquer la pupille de l'objectif par un disque central, correspondant aux ondes propagatives, et d'autre part de moduler le front d'onde du faisceau transmis, afin d'obtenir les motifs souhaités dans le plan de l'échantillon. Notre dispositif est capable de créer, et de déplacer, un point focal évanescent dont les dimensions latérales sont inférieures au micron et dont la profondeur de pénétration est comparable à celle d'une onde évanescente étendue. Nous discutons de la possibilité de balayer ce spot dans le champ de vue pour créer un motif évanescent, puis nous présentons une méthode holographique permettant de façonner l'onde évanescente à la surface de l'échantillon pour lui donner une forme arbitraire. Nous comparons ces deux approches, notamment en termes de résolution temporelle. Finalement, nous expliquons comment et pourquoi l'utilisation de telles ondes peut s'avérer utile pour améliorer la précision et l'efficacité du recrutement de protéines photosensibles à la membrane cellulaire lors de l'activation de systèmes optogénétiques. Nous proposons un modèle pour prédire la distribution spatiale des protéines activées, en prenant en compte leur diffusion dans le cytoplasme et la cinétique de leur accrochage à la membrane. Les résultats préliminaires de ce modèle, en fonction du type d'activation, par onde propagative ou évanescente, sont comparés à des résultats expérimentaux obtenus sur le système optogénétique CRY2-CIBN.