Les techniques de la microscopie ?

Les fondements de la biologie cellulaire

Les techniques de la microscopie

Les progrès de la biologie cellulaire sont directement liés à l’évolution des techniques d’observation du monde microscopique. Le terme « cellule » résulte directement des premières observations de R. Hooke. La connaissance de l’échelle subcellulaire date du xxe siècle, avec l’invention de la microscopie électronique.

1. Le microscope optique : observation de tissus

La technique à Le principe du microscope optique est double : constitution, grâce à un objectif, d’une image de l’objet observé, puis observation de cette image grâce à un oculaire qui l’agrandit et la place à l’infini, permettant une observation confortable. L’ensemble permet d’agrandir l’image et d’augmenter sa résolution. Il existe une limite au pouvoir de résolution du microscope, qui est de quelques dixièmes de micromètre et lié à la longueur d’onde de la lumière visible. L’objet observé est une coupe suffisamment plane pour être nette et suffisamment fine pour être traversée par la lumière qui permet d’observer l’objet. Cela n’interdit cependant pas d’observer plusieurs épaisseurs de cellules, et surtout d’observer des tissus vivants.

Figure 1 Technique du microscope optique

Les techniques complémentaires à L’observation de cellules peut être améliorée de multiples manières par des techniques de coloration, de révélation (autoradiographie, fluorescence…). Quelques techniques microscopiques permettent d’améliorer dans certains cas le contraste ou la profondeur de champ, comme le contraste de phase ou la microscopie confocale.

2. Le microscope électronique à transmission : les ultrastructures

Un principe semblable à la microscopie optique à Si l’on considère un faisceau d’électrons de la même manière qu’un faisceau de lumière, le microscope à transmission n’est pas très différent d’un microscope optique. Les lentilles de verre y sont remplacées par des lentilles magnétiques qui dévient les électrons selon le même principe. Les différences sont cependant grandes : un vide poussé doit être pratiqué dans l’enceinte du microscope, les coupes doivent être très fines ; ces deux contraintes interdisent l’observation de tissus vivants. En revanche, le pouvoir de résolution est très fortement amélioré : on peut observer des détails de l’ordre de quelques nanomètres.

La technique d’ombrage à L’ombrage métallique est un moyen d’observer des surfaces complexes et surtout de très petits objets (molécule d’ADN, par exemple) en projetant de façon oblique une fine couche métallique sur une surface. À l’image d’une lumière incidente rasante, cette projection provoque des dépôts de métal irréguliers (et opaques aux électrons), formant ainsi des ombres. On obtient donc une illusion de relief (à ne pas confondre avec les images obtenues avec un microscope à balayage).

3. Le microscope électronique à balayage : observation des surfaces

On peut poursuivre l’analogie entre les techniques électroniques et optiques avec le microscope électronique à balayage. Cet instrument est l’équivalent électronique de la loupe binoculaire : la surface de l’objet est « éclairée » par un faisceau d’électron (le balayage) et les faisceaux réfléchis par cette surface sont analysés. On obtient des images fines de surfaces, avec un effet de relief caractéristique, mais il est nécessaire soit de métalliser la surface, ce qui diminue la résolution, soit d’utiliser de faibles énergies, ce qui diminue aussi la résolution.

Figure 2 : Technique du microscope électronique (a) à transmission ; (b) à balayage.