Voir l’invisible

Dans les années 1670, le marchand de tissus néerlandais Antonie van Leeuwenhoek a fabriqué de minuscules lentilles en verre et a observé de l’eau d’étang, des résidus prélevés sur des dents et de l’eau de pluie. Il a vu de petits « animalcules » vivants dont personne ne soupçonnait l’existence. Ses microscopes à lentille unique grossissaient jusqu’à environ 270 fois. Un microscope scolaire moderne peut grossir 1,000 fois, mais il y a un piège : un grossissement plus important ne donne pas forcément une image plus nette.

Le grossissement agrandit l’image. La résolution est le plus petit écart entre deux points que tu peux encore voir comme deux points distincts. Si la résolution est mauvaise, augmenter le grossissement donne seulement une image floue plus grande. C’est ce qu’on appelle le grossissement vide.

Pour un microscope optique, la résolution est limitée par la longueur d’onde de la lumière. La limite d’Abbe indique que la plus petite distance résoluble est d’environ

d = λ ÷ (2 × NA)

où λ est la longueur d’onde de la lumière et NA l’ouverture numérique de la lentille, un nombre qui indique la quantité de lumière captée par la lentille. Prenons une lumière verte avec λ ≈ 550 nm et une très bonne lentille avec NA ≈ 1,4 : d ≈ 550 ÷ 2,8 ≈ 200 nm.

Ainsi, une bactérie d’environ 2 000 nm est dix fois plus grande que la limite et apparaît clairement. Un virus de la grippe d’environ 100 nm est plus petit que la limite. Un microscope optique ne peut le montrer que comme une faible tache floue, si tant est qu’il puisse le montrer.

Les microscopes électroniques utilisent une poutre d’électrons au lieu de lumière. Les électrons rapides se comportent comme des ondes dont les longueurs d’onde sont bien plus courtes que celles de la lumière visible. Ils peuvent donc distinguer des détails d’environ un nanomètre, voire plus fins avec les meilleurs instruments. Le premier microscope électronique a été construit au début des années 1930. En 1939, des chercheurs allemands ont publié des micrographies électroniques du virus de la mosaïque du tabac, parmi les premières images d’une particule virale. (Les virus étaient connus depuis les années 1890 comme des « agents filtrables », car ils traversaient les filtres qui retenaient les bactéries. Jusque-là, personne n’en avait vu un.)