La fluorescence pour mesurer l’intensité lumineuse

Les mesures absolues d'intensité lumineuse sur une large gamme de longueurs d'onde et d'intensités lumineuses sont indispensables dans de nombreux domaines (bio-imagerie, optogénétique, photoproduction de molécules et de matériaux, conception de protocoles médicaux, photocatalyse...). Elles permettent en particulier de choisir rationnellement des paramètres tels que la durée d'application de la lumière, pour fournir le bon nombre de photons à un échantillon. Elles permettent également d'établir une comparaison équitable des résultats obtenus par différents groupes de recherche en garantissant ainsi la reproductibilité.

Les protocoles actuellement disponibles aux biologistes, chimistes, ingénieurs et physiciens nécessitent un équipement et une expertise spécifiques. Ils souffrent aussi de limitations dans leur portée. Il existait ainsi un besoin de protocoles simples et courts pour accéder de manière robuste à cette mesure, une conclusion résonnant d'ailleurs avec les besoins soulevés par la communauté QUAREP-LiMi pour calibrer l'illumination dans des instruments optiques.

Cet article répond à ce besoin en rapportant deux protocoles qui exploitent la fluorescence pour permettre la mesure simple, rapide, et peu coûteuse de l'intensité lumineuse sur de larges gammes de longueurs d'onde et d'intensités, en fournissant des informations sur la distribution spatiale, y compris dans la profondeur des échantillons. Le premier protocole repose sur des espèces dont l'intensité de fluorescence diminue/augmente de manière mono-exponentielle lorsqu'une lumière constante est appliquée. Le second protocole fait appel à un fluorophore inerte photochimiquement à large absorption pour recalculer l'intensité lumineuse d'une longueur d'onde à l'autre.

Pour démontrer leur utilité, ces protocoles ont été appliqués pour caractériser quantitativement la distribution spatiale de la lumière de divers systèmes d'imagerie par fluorescence et pour calibrer l'éclairage d'instruments et de sources lumineuses disponibles dans le commerce.

Références

Lahlou, A., Tehrani, H. S., Coghill, I., Shpinov, Y., Mandal, M., Plamont, M., Aujard, I., Niu, Y., Nedbal, L., Lazár, D., Mahou, P., Supatto, W., Beaurepaire, E., Eisenmann, I., Desprat, N., Croquette, V., Jeanneret, R., Saux, T. L., & Jullien, L. (2023). Fluorescence to measure light intensity. Nature Methods. https://doi.org/10.1038/s41592-023-02063-y