Étude historique du microscope optique : Des premières lentilles du XVIe siècle aux techniques de super-résolution et de lecture automatisée

• Published in: Revue francophone des laboratoires Vol. 2015; no. 468; pp. 67 - 79
• Main Authors: Bruch, Jean-Frédéric, Sizaret, Damien, Brault, Antoine, Tabareau-Delalande, Flore, Maître, Frédéric
• Format: Journal Article
• Language: French
• Published: Elsevier B.V 01.01.2015
• Subjects: confocal microscope; diffraction; evanescent waves; Microscope; microscope confocal; Microscope optique; microscope à contraste de phase; negative refraction; ondes propagatives; ondes évanescentes; optics; phase contrast microscope; propagative waves; refraction; réfraction; réfraction négative; super resolution; super résolution; Microscope optique; Microscope; diffraction; evanescent waves; super resolution; optics; propagative waves; microscope confocal; super résolution; réfraction négative; réfraction; refraction; ondes propagatives; phase contrast microscope; negative refraction; confocal microscope; microscope à contraste de phase; ondes évanescentes
• ISSN: 1773-035X; 1773-035X
• DOI: 10.1016/S1773-035X(15)72789-9

L’histoire du microscope optique est inséparable de celle de l’optique, science de la vision et de la lumière. Les premiers instruments apparaissent fin XVIe début XVIIe siècle, avec le polissage des premières lentilles de verre qui réfractent la lumière selon les lois de l’optique géométrique. Durant le XVIIIe siècle, un système de lentilles achromatiques est mis au point. À la fin du XIXe siècle, Carl Zeiss, Ernst Abbe, August Köhler et Otto Schott édifient les bases de la microscopie moderne en produisant un objectif apochromatique qui réduit les aberrations et augmente son ouverture numérique. Abbe décrit l’imagerie du microscope en termes de capture d’ordres de diffraction dont les ordres supérieurs augmentent la résolution sans pouvoir dépasser la limite d’une demi-longueur d’onde. Au début du XXe siècle, l’optique devient calculatoire selon Joseph Fourier, amenant Fritz Zernike à concevoir le contraste de phase puis Georges Nomarski à développer le contraste interférentiel de phase. Puis la lumière devient quantique interagissant avec la matière. Du photon naît la fluorescence et le laser qui mènent au microscope confocal à balayage laser. À la fin du XXe et début XXIe siècle, la microscopie devient « superrésolue » permettant d’observer des objets de dimension sublongueur d’onde en modifiant l’éclairage (SIM, STED), par localisation de molécules uniques (PALM, STORM), détection d’ondes évanescentes (TIRF, hyperlentilles), et/ou d’imager des tissus vivants grâce à la non-linéarité. Le microscope devient aussi capable de microdisséquer les cellules sur une coupe tissulaire ou bien de classer les cellules et trier les lames à observer. The history of optic microscope is non separable from the history of optics that is the science of light and vision. The first microscopes appear at 16, 17th century with the grinding of lenses that refract light according to geometric optics. During 18th century an achromatic lens system is successfully construct. During the end of 19th century Carl Zeiss, Ernst Abbe, August Köhler and Otto Schott put the bases of modern microscope using an apochromatic lens with low aberration and high numerical aperture. Abbe theory describes imaging in terms of captured diffracted orders providing better resolution without breakdown half wavelength limit. At 20th century optics become calculatory from Joseph Fourier bringing Fritz Zernike to conceive the phase contrast and Nomarsky the differential interference contrast. After light become quantic interacting with matter. Photonic optics led to fluorescence, laser light and confocal scanner laser microscope. The end of 20th and 21th century the new superresolution technologies are either based on tailored illumination, precise localisation of single molecules, evanescent waves detection and/or non linear optics. Microscope is also capable of microdissection of cells in tissular sections and automatic cell classification and slides trier.