polaire. Le lidar mesure aussi des paramètres à plus de 30 kilomètres d’altitude, une région inaccessible au ballon-sonde. Enfin, grâce à cet instrument, on étudie les aérosols présents dans l’atmosphère dont l’impact sur le réchauffement climatique reste à préciser. » Le lidar analyse le ciel à partir de la Terre et réciproquement. En 2007, des archéologues l’utilisaient pour la première fois à bord d’un avion pour chercher des vestiges historiques sur le site galloromain de Mackwiller en Alsace. Des structures masquées par les forêts apparaissaient sur les images comme à l’air libre. Les archéologues emploient les lasers également pour dresser des plans de site (télémétrie laser), pour tamiser des échantillons sédimentaires (granulométrie laser), voire pour redonner vie à des objets ou des œuvres détériorées. Cette restauration s’effectue via un scanner laser, un instrument qui permet d’obtenir des copies numériques tridimensionnelles de pièces. « Le scanner 3D est un véritable outil de recherche, souligne Loïc Espinasse, ingénieur à l’Institut Ausonius 3, à Pessac, une plate-forme technologique 3D spécialisée dans l’archéologie. Grâce aux copies numériques, les chercheurs peuvent facilement partager leurs informations entre eux ou manipuler virtuellement des pièces trop fragiles dans la réalité, comme des pièces en bois ayant pourri dans un puits. » En 2005, l’Institut Ausonius avait fait office de pionnier en réalisant une copie parfaite et grandeur nature d’une œuvre antique, le sphinx des Naxiens. Le travail avait nécessité de scanner la sculpture, haute de trois mètres, puis de tailler avec des jets d’eau sous pression un bloc calcaire, à l’aide d’un robot piloté par ordinateur. © E. Perrin/CNRS Photothèque La modélisation du fort Saint-Jean, à Marseille, a été effectuée à l’aide d’un scanner 3D capable de relever la position de plusieurs millions de points. ©L. Gervais, A. Guichet/CNRS Photothèque/Institut Jacques Monod Cet ovocyte de drosophile transgénique a été observé par microscopie confocale à balayage laser. Visiter l’intérieur des tissus vivants, survoler la membrane cellulaire ou assister en direct à la séparation des chromosomes d’une cellule avant sa division : ce voyage, des biologistes l’entreprennent quotidiennement grâce au microscope confocal à balayage laser (MCBL). Le principe de base de cet outil a été jeté dès les années 1950, mais il a fallu attendre l’avènement du laser pour le voir se concrétiser. Quand un microscope conventionnel n’offre à la vue que la surface des tissus, le MCBL peut pénétrer à l’intérieur. Un avantage qui a été décuplé par l’arrivée de « protéines fluorescentes intégrées dans le vivant grâce à de l’ingénierie moléculaire », souligne Jean Salamero, chercheur CNRS et responsable de la plateforme Imagerie cellulaire et tissulaire de l’Institut Curie. Au final, la combinaison de la microscopie confocale et des protéines fluorescentes livre aujourd’hui une vision des évènements dynamiques intra ou extra-cellulaires avec une précision spatiale et temporelle inégalée. DISSÉQUER LE VIVANT Le MCBL reste un instrument coûteux, en particulier parce que, dans sa version la plus moderne, un seul appareil fait appel à plusieurs lasers à impulsions femtoseconde (un millionième de milliardième de seconde) afin de pouvoir rendre luminescent toute la gamme de protéines fluorescentes existantes. Toutefois, son prix devrait être réduit grâce à la startup Leukos, issue du laboratoire Xlim 4 de Limoges. La société commercialise en effet des sources laser d’impulsions émettant non pas une longueur d’onde spécifique, mais dans toute une bande de fréquence, supprimant la nécessité de recourir à différents lasers. L’ENQUÊTE 23 L’imagerie confocale n’est pas la seule technique à faire appel au laser en sciences du vivant. En biologie comme dans l’industrie, le laser est un outil versatile, multifonctions. On l’emploie pour décrypter l’ADN où c’est lui qui reconnaît le chapelet de molécules qui constitue le matériel génétique. Il sert également à identifier les cellules une par une d’après leur forme, leur taille ou leur contenu cellulaire et pour les trier à très haute vitesse (plusieurs milliers par seconde) : c’est la cytométrie en flux, utilisée aux stations marines de Roscoff, de Banyuls-sur-Mer ou de Marseille pour étudier les micro-organismes des océans. La microdissection, pendant biologique de l’usinage laser, est, elle, employée pour l’analyse des tissus. « Les lasers à impulsions sont utiles pour découper des cellules proprement à l’échelle du micron, voire moins, sans produire de dommages collatéraux », détaille Pierre- François Lenne, de l’Institut de biologie du développement de Marseille Luminy 5, qui a recours à la technique pour disséquer des structures à l’intérieur même de cellules vivantes et tester leur réaction mécanique. Identifier, dénombrer et disséquer les tissus : le laser est le naturaliste des cellules. RECONSTITUER LA TERRE En minéralogie, il jouerait plutôt le rôle de luthier. Sous la dénomination de spectroscopie Brillouin (une technique également employée dans les autres disciplines scientifiques), il met à jour les propriétés vibratoires des minéraux, informations dont se servent ensuite, par exemple, les géophysiciens pour imaginer la structure interne de la Terre. Cette spectroscopie souffre toutefois d’une contrainte : les échantillons analysés doivent être transparents pour être pénétrés par le faisceau laser, ce qui limite singulièrement le nombre de minéraux analysables et l’interdit notamment pour le fer, pourtant constituant principal du noyau terrestre. Pour remédier au problème, Frédéric Decremps, de l’Institut de minéralogie et de physique des milieux condensés 6, à Paris, et Laurent Belliard, de l’Institut des nanosciences de Paris 7, sont en train d’adapter une méthode d’acoustique laser sous conditions extrêmes. Elle consiste à provoquer dans l’échantillon des minitremblements de terre à l’aide d’impulsions laser femtosecondes et à observer ensuite l’échantillon se déformer en direct. « La technique permet de mesurer les vitesses des ondes sonores dans des matériaux > Le journal du CNRS n°243 avril 2010