Thème : Biophotonique
Les avancées dans les domaines de la génomique, transcriptomique, protéomique et métabolomique ont permis de dresser des inventaires des différents intervenants moléculaires jouant un rôle dans les fonctions biologiques. Cependant, les interactions entre molécules et les réseaux de régulation associés, restent encore mal identifiés et constituent des informations essentielles pour la compréhension des processus physiologiques, leur intégration à l’échelle des tissus biologiques et leurs déséquilibres pathologiques.
La biophotonique permet de localiser et mesurer les dynamiques des molécules d’intérêt dans des cellules, tissus ou organismes vivants, notamment en biologie du développement. Grâce à l’exploitation et l’expansion du potentiel des protéines fluorescentes (GFP) au cours de ces 15 dernières années, cette imagerie fonctionnelle par microscopie photonique a pris une place prépondérante en biologie, car elle est aujourd’hui la seule technique applicable in vivo qui dispose des résolutions à la fois spatiales et temporelles, nécessaires aux études dynamiques subcellulaires. Elle offre une large palette de technologies permettant le suivi de différentes molécules simultanément et potentiellement la quantification des dynamiques et interactions moléculaires de la cellule unique aux tissus et organismes modèles, vivants.
Parallèlement se développent des microscopies exploitant des processus d’optique non linéaire (microscopies SHG et THG, microscopies Raman) qui permettent l’observation de dynamiques moléculaires sans l’utilisation de marqueurs qui perturbent les systèmes biologiques.
De par la sensibilité et la résolution spatiale auxquelles elle donne accès, la biophotonique est essentielle à la fois pour quantifier et localiser les acteurs moléculaires aux différentes échelles du vivant, et reconstruire leur dynamique, mais aussi pour manipuler cette dynamique et induire des processus de manière contrôlée.
La Biophotonique est aujourd’hui en pleine transformation, grâce au travail d’une large communauté interdisciplinaire (physiciens, biologistes, chimistes, mathématiciens et ingénieurs), à la fois porteuse de recherches fondamentales et de leur exploitation technologique dans l’ensemble du champ applicatif, aux différentes échelles de complexité du vivant. Ces nouveaux moyens d’observation et de quantification permettent de passer de l’établissement d’un simple « casting des acteurs » (gènes, protéines,…) au déchiffrage d’un réel « scénario » moléculaire du vivant (cascades d’interactions, boucles de régulation, nature et vitesse d’interactions, dynamique des architectures moléculaires…). Ces avancées technologiques en imagerie contribuent à un profond renouvellement des approches et bientôt des concepts en biologie.