Doctorant en Microscopie à 3 Photons Multicontraste pour l'Imagerie du Cerveau et des Tissus en Développement H/F - CNRS

La microscopie à deux photons (2P) utilise un laser femtoseconde infrarouge focalisé (900 nm) pour enregistrer des images de fluorescence avec une résolution cellulaire 3D à des profondeurs atteignant 300-500 µm à l'intérieur de tissus biologiques. Cette technique est aujourd'hui largement utilisée en neurosciences et en embryologie. Cependant, il est très difficile d'obtenir des images de fluorescence à plus grande profondeur car la diffusion dégrade le contraste de l'image. Une technique très prometteuse pour repousser cette limite a été introduite récemment, basée sur l'excitation à trois photons (3P), qui permet un meilleur confinement de l'excitation en présence de diffusion. Cette approche est rendue possible grâce à une nouvelle génération de sources infrarouges (1300-1700 nm, 50 fs, 1 MHz) et permet d'atteindre des profondeurs supérieures à 1 mm dans le tissu cérébral ou de réaliser des images à travers le crâne de petits animaux. Cette nouvelle méthode d'imagerie ouvre de nouvelles possibilités d'application, tout en motivant des développements technologiques. Le groupe de microscopie du LOB est un pionnier de l'imagerie 3P utilisant des sources laser multifaisceaux innovantes.
L'objectif général du projet est d'améliorer les performances de l'imagerie 3P en combinant des modalités de contraste complémentaires, et d'explorer son potentiel pour la microscopie en profondeur des tissus de poissons et de souris.
Le travail se concentrera tout d'abord sur une nouvelle modalité de contraste sans marquage appelée microscopie à génération de fréquence somme du troisième ordre (TSFG). Les signaux TSFG peuvent être obtenus en mélangeant deux faisceaux infrarouges femtosecondes. Notre groupe a récemment découvert que ce signal est sensible à l'hémoglobine et peut être utilisé pour analyser les globules rouges en circulation in vivo (Ferrer Ortas 2023). Le stagiaire poursuivra la caractérisation de ce contraste et optimisera la détection simultanée des signaux de fluorescence TSFG et 3P sur des détecteurs indépendants. Ce travail sera poursuivi par des développements plus avancés (tels que l'optique adaptative pour la correction des aberrations à grande profondeur ; l'excitation multiplan pour une imagerie plus rapide) et leur application à l'imagerie en profondeur et à long terme des tissus en développement.
Contexte de travail
Le projet sera réalisé au sein du Laboratoire d'Optique et Biosciences de l'Ecole Polytechnique (Palaiseau) dans l'équipe de microscopies avancées. L'équipe d'accueil offre un environnement interdisciplinaire combinant optique, informatique et biologie. Le travail impliquera des interactions quotidiennes avec un groupe de ~3-4 personnes, au sein d'une équipe de microscopie de ~25 personnes, et des interactions avec les collaborateurs du projet ERC-SyG HOPE (Institut de la Vision, Paris ; INMED, Marseille). L'Ecole Polytechnique est située dans la région de Paris-Saclay, et est facilement accessible par transport depuis Paris. Plus d'informations disponibles sur https://www.ip-paris.fr. Le candidat rejoindra l'école doctorale de l'Institut Polytechnique de Paris, dans le domaine de la physique.
Contraintes et risques
Laser femtoseconde infrarouge.