If you are interested to work in our group don’t hesitate to contact us (sandrine.leveque-fort (at) u-psud.fr)

L3 and M1 internship available contact us for details on the topics ( summer 2022)

M2 internship + PhD Opportunity for student with background in optics/ Sujet de stage M2 pour étudiant en physique/optique avec poursuite en thèse possible :

Development of a new detection approach in super-resolution fluorescence microscopy for biology (starting in 2022) :

The diffraction limit that has long restricted the observation of biological systems is now being overcome, thanks to the recent development of approaches combining optics and photophysics of fluorescent emitters. In particular, the development of single molecule localization microscopy approaches (dSTORM/PALM) allows the lateral localization of fluorescent molecules with a precision of the order of 5-10 nm. One of the main challengesis to extract axial information with a level of resolution close to the lateral resolution and for molecules located deep in complex samples. The Nanobio team at ISMO is thus developing different strategies to improve 3D imaging for different biological applications (Nature Photonics 2015, ACS Nano 2017, Nature comm 2019, Nature comm 2021, Nature Photonics 2021).
In particular, we have developed in collaboration with the Institut Langevin a new approach based on the introduction of a temporally modulated excitation that allows to exceed current techniques by up to a factor of 5 and to preserve an identical axial resolution down to several tens of microns in depth in the sample. This technique, called Modloc, is based in particular on an original optical detection strategy protected by a patent, which permits to extract the position of the molecules thanks to the phase of their modulated fluorescence emission.
Within the framework of this internship, we wish to push the limits of this new approach by rethinking the optical configuration of the detection module in order to accelerate the acquisition, improve the resolution and the axial observation range. Following simulation (CRLB), an axial precision below 4 nm could be achieved, further unlocking new biological applications. Extension of the axial capture range will be tested by introducing a phase mask. Furthermore, a key point for biological applications is the capability to identify different fluorophores, each revealing the organization of a different protein, in order to study the co-localization of proteins and understand their interactions. Thus the development of this new module will also include the possibility of detecting spectrally close fluorophores thanks to ratiometric analysis. After a phase of familiarization with localization microscopy and the structured excitation module, the new optical module for fluorescence detection will be set up. After a validation phase on calibration samples, biological samples will be observed with our biologist collaborators. This internship will be carried out in the framework of a collaboration with Institut Langevin and IPSIT for biological application.

M2 internship + PhD Opportunity for student with background in optics/ Sujet de stage M2 pour étudiant en physique/optique avec poursuite en thèse possible (starting in 2022):
in collaboration with abbelight
Microscopie de fluorescence supercritique pour l’imagerie 3D super-résolue.
Résumé / summary : Les techniques de microscopie super-résolue permettent d’observer les échantillons biologiques avec une résolution bien au-delà de la limite de diffraction, ouvrant ainsi des pans entiers d’application. En particulier les approches de localisation de molécules uniques repose sur la possibilité de contraindre les molécules à émettre de façon décalées dans le temps et l’espace, et renseigne sur la position latérale de la molécule avec une précision de l’ordre de 10 nm. L’obtention de l’information suivant l’axe optique requiert l’utilisation d’une approche complémentaire afin de pouvoir obtenir des images super-résolues en 3D, et constitue encore actuellement un véritable defi. L’équipe Nanobio de l’ISMO développe ainsi différentes stratégies pour améliorer l’imagerie en 3D (Nature Photonics 2015, ACS Nano 2017, Nature comm 2019, Nature comm 2021, Nature Photonics 2021). En particulier l’une de ces approches repose sur l’utilisation des propriétés d’émission des molécules fluorescentes : à proximité de la lamelle de verre, le champ proche des molécules devient propagatif et apparait au délà de l’angle critique, d’où son nom de lumière supercritique. Comme cette émission supercritique décroit de façon exponentielle avec la distance à la lamelle, elle permet d’extraire la position de la molécule de façon absolue, ce qui présente de nombreux avantages pour les applications biologiques. Nous avons mis en place différentes modalités pour extraire specifiquement cette fluorescence supercritique intrinsèquement porteuse de l’information axiale, et qui a conduit à la création de la spin-off abbelight.
Dans le cadre de ce stage, nous proposons en collaboration avec abbelight de développer une nouvelle implémentation de la détection de fluorescence supercritique afin de tendre vers une resolution isotrope grâce à la mise en place d’une nouvelle approche de filtrage. De plus, la compréhension des systèmes biologiques nécessitant de pouvoir observer plusieurs protéines associées à différentes molécules fluorescentes, une séparation spectrale sera également introduite. Le dispositif optique mis en place sera évalué dans un premier temps sur des objets de calibration et systèmes biologiques modèles, avant de l’appliquer à l’observation des structures d’adhésion et de migration cellulaire.