Longtemps, observer des molécules individuelles au microscope était impossible. Les Américains Eric Betzig et William Moerner, ainsi que l'Allemand Stefan Hell, ont rendu cela possible et ont reçu le prix Nobel de chimie pour leurs avancées en microscopie à fluorescence à haute résolution.
Ces pionniers ont ouvert la voie à l'exploration du nanomonde, surpassant les limites traditionnelles de la microscopie optique.
À la fin du XIXe siècle, Ernst Abbe avait établi la limite de résolution de la microscopie optique à environ la moitié de la longueur d'onde de la lumière visible, ne permettant d'observer que les plus grands organites cellulaires.
Pour visualiser des structures inférieures à 0,2 micromètre, comme les virus, protéines ou petites molécules, les scientifiques recouraient à la microscopie électronique. Ces techniques invasives tuaient souvent les cellules vivantes, rendant impossible l'étude dynamique au niveau nanométrique. Betzig, Moerner et Hell n'ont pas brisé la barrière d'Abbe, mais l'ont contournée grâce à des molécules fluorescentes innovantes.
Stefan Hell a développé en 2000 la microscopie STED (épuisement des émissions stimulées). Deux faisceaux laser sont employés : l'un excite les molécules fluorescentes, l'autre inhibe la fluorescence partout sauf au niveau nanométrique. L'image se construit ainsi point par point.
Eric Betzig et William Moerner ont posé indépendamment les bases de la microscopie à molécule unique. En activant et désactivant sélectivement la fluorescence de molécules isolées, ils capturent des images partielles successives d'une zone, puis les superposent pour reconstituer des cartes nanométriques précises et suivre les mouvements moléculaires.
Vidéo : Stefan Hell explique le microscope STED.
Aujourd'hui, la nanoscopie est largement adoptée mondialement pour étudier les processus moléculaires in vivo, comme les protéines impliquées dans Parkinson, Alzheimer ou la fécondation des ovules.
Eric Betzig (né en 1960) est rattaché au Howard Hughes Medical Institute (États-Unis). William Moerner (né en 1953) à l'université de Stanford. Stefan Hell (né en 1962), d'origine roumaine, dirige le Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie à Göttingen.
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