L'un des sujets les plus difficiles de la microscopie optique consiste à réaliser une imagerie en haute résolution et en profondeur dans les tissus biologiques. De surcroit, la tendance est au développement de microscopes multifoctionnels permettant de surveiller plusieurs paramètres simultanément. Depuis son introduction dans les années 90, l’imagerie multiphotonique a fait d’énormes progrès et est devenue la référence en matière de microscopie à fluorescence profonde de tissus biologiques in vivo. Cette approche fournit actuellement une imagerie de résolution subcellulaire dans des tissus intacts à des profondeurs de quelques centaines de micromètres. Cependant, la profondeur d'imagerie reste une limitation cruciale dans les tissus hétérogènes et en dispersion tels que le cerveau et les tissus nerveux.
Pour surmonter cette limitation et accéder à des zones plus profondes, une approche très prometteuse consiste à utiliser une excitation à trois photons au lieu d'une excitation à deux photons. Dans ce cadre, nous avons mis au point un microscopie fonctionnant simultanément à 2 couleurs et nous souhaitons passer, lors de ce stage, à 3-couleurs simultanées. Pour cela, il faut réaliser la compression d’impulsions autour de 1 μm en gardant la synchronisation avec les deux longueurs d’onde déjà existantes. Nous proposons le développement d’une cavité non-linéaire ultracompacte et d’autres méthodes originales qui permettront de comprimer des impulsions laser femtoseconde. Ce système se fait en partenariat avec la société Amplitude et sera intégrer à un prototype.
Cette source visera des performances adaptées à la microscopie non-linéaire et devra, de plus, être compacte, robuste et intégrable en vu d’en faire un produit industriel et utilisable facilement par les biologistes avec qui nous collaborons. L’objectif final est de pouvoir tester cette source sur des applications en microscopie et de réaliser un produit industriel en collaboration avec une société laser. Ce stage a donc un fort potentiel en terme de valorisation. Enfin, des tests en collaboration avec le Laboratoire d’Optique et Biosciences sont envisagés pour valider ce système inédit.
Le stage proposé constitue une opportunité rare d’être impliqué dans un projet à l’interface entre la physique des lasers et la biologie liée aux neurosciences. Ce projet devrait avoir de très fortes retombées sur des enjeux sociétaux majeurs et permettre des avancées remarquables dans de nombreux domaines scientifiques.