Spectroscopie de corrélation de fluorescence sur miroir : détection et exaltation de la luminescence de molécules biologiques individuelles diffusant en solution ou en milieu cellulaire

Fluorescence Correlation Spectroscopy on mirror : detection and enhancement of single biological molecule luminescence diffusing in solution or inside cells

• Auteur / Autrice : Emilien Etienne
• Direction : Hervé Rigneault, Pierre-François Lenne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences de la matière.Électronique, optronique et systèmes
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomolécules

Photonique

Miroirs

Spectroscopie de fluorescence

Résumé

La détection de molécules individuelles fluorescentes est souvent limitée par deux problèmes : la collection des photons et la définition de la taille du volume d'observation. Dans le cadre de la Spectroscopie de Corrélation de Fluorescence (FCS), nous montrons qu'un miroir, placé au niveau du point focal de l'objectif, permet : (i) une exaltation du nombre de photons collectés par molécule fluorescente et (ii) une restructuration du volume d'observation confocal par des franges d'interférences. D'abord validée à l'aide de nanosphères fluorescentes, cette méthode est mise en œuvre avec des molécules d'intérêt biologique en solution. Nous montrons numériquement, qu'au contraire de la FCS standard, cette nouvelle technique est adaptée à la mesure de coefficients de diffusion dans des structures confinées de taille similaire à la longueur d'onde d'excitation. Enfin, nous confirmons cela par l'étude de la diffusion de protéines fluorescentes, confinées dans le cytoplasme de bactéries.

Single fluorescent molecule detection is often resrtricted by two problems : photon collection and size definition of the observation volume. In Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS), we show that a mirror located at the objective focal point enables : (i) to enhance the collected photon number per fluorescent molecule, and (ii) to reshape the confocal volume with interference fringes. This new technique is firstly checked for fluorescent nanospheres, then for molecules of biological interest. We show numerically that this technique is well suitable for measuring diffusion coefficients in confined wavelength-sized structure. Finally, we confirm these results by studying fluorescent proteins diffusion in bacteria cytoplasm.