50 ans de microscopie électronique à l’UNamur

La microscopie électronique est devenue une technique indispensable dans de nombreux domaines de recherche aussi variés que les sciences des matériaux (métallurgie, cristallographie, etc.) ou les sciences du vivant (biologie cellulaire, médecine, etc.). Le principe est d’utiliser des électrons accélérés, au lieu d’un faisceau de lumière comme dans un microscope photonique conventionnel, pour rendre observables des structures bien plus petites, jusqu’à atteindre la résolution atomique. 

Cette technique permet donc d’obtenir des informations structurales par imagerie, mais pas uniquement. Grâce à l’interaction des électrons avec les atomes de la matière, d’autres signaux émis peuvent aussi être analysés afin d’obtenir des informations complémentaires, par exemple, sur la composition élémentaire (analyseur de rayons X) ou la cristallographie (détecteur pour la diffraction d’électrons rétrodiffusés) de l’échantillon. 

Depuis 1975 et les trois microscopes électroniques initiaux, deux à transmission - Philips EM301 et EM201- et un à balayage - JEOL JSM-35 – équipé en 1980 d’un analyseur de rayons X, la microscopie électronique à l’UNamur a évolué au gré des microscopes acquis. Ainsi, un nouveau microscope à balayage – un Philips XL20 équipé d’un analyseur X – est venu, en 1991, remplacer l’ancien. Puis, en 1999, un nouveau microscope à transmission a été acquis – un Tecnai10 (FEI)- qui a fait l’objet d’un article dans le journal « Le Soir ». 

L’article « Des images de l’infiniment petit montrées en direct live » stipule : « Ce n’est pas tous les jours que l’institution s’équipe d’un nouveau microscope électronique à transmission, qui plus est, le premier de sa génération en Belgique. (…) Le grand pas de ce microscope d’un genre nouveau ?  Son procédé qu’acquisition des images.  Alors qu’on fixait précédemment les images observées sur une pellicule par procédé photographique, c’est désormais une caméra numérique couplée à un puissant ordinateur qui opère ».

Le professeur Yves Poumay, interviewé à l’époque, explique : « Certains chercheurs d’autres universités viennent chez nous, pas parce qu’ils ne disposent pas d’un matériel équivalent chez eux, mais parce qu’il est moins accessible ou moins bien " ».  À l’UNamur, on « met en effet à disposition des chercheurs un microscope, mais aussi une équipe de laborantins-techniciens et un ingénieur accompagnateur, ce qui constitue un encadrement humain assez inhabituel et aussi précieux que le nouveau microscope lui-même. »

La philosophie de la plateforme n’a pas changé, des chercheurs de tous horizons, mais aussi des entreprises font encore et toujours appel à son expertise. 

La modernisation des équipements se poursuit dans les années suivantes avec l’acquisition de plusieurs microscopes à balayage un JEOL JSM 7500F équipé d’un analyseur de rayons X en 2007 et un JEOL JSM 6010LV en 2012.  Ce dernier a été modifié très récemment en 2023 avec l’acquisition d’un analyseur de rayons X (SDD QUANTAX, Bruker) et d’un détecteur pour la diffraction d’électrons rétrodiffusés (eFlash QUANTAX, Bruker) dans le cadre de la plateforme interuniversitaire de recherche pour la transition énergétique (RRF). 

En 2016, un Tecnai20 (FEI), équipé d’un analyseur de rayons X (SDD QUANTAX, Bruker) monté en 2021, vient compléter le Tecnai10 pour les analyses en microscopie en transmission. 

En intégrant la plateforme technologique d’excellence BIOGREEN en 2024, l’acquisition d’un microscope à transmission cryogénique JEOL JEM F200 vient apporter une valeur ajoutée au parc d’instruments déjà en place. Ce nouveau microscope permet l’analyse de matériaux sensibles en réduisant les dommages du faisceau électronique. Grâce à des méthodes de préparation spécifiques comme la vitrification des échantillons (congélateur à immersion automatique Leica EM GP2) couplée à la cryo-microscopie, il est ainsi possible d’obtenir des informations sur la structure d’objets biologiques (protéines, ribosomes, etc.). 

Pour être complet, notons enfin que le développement de la microscopie électronique s’est accompagné de l’acquisition de tous les équipements nécessaires à la préparation des échantillons. Certains équipements, comme le matériel de microtomisation, sont d’origine (1975), mais sont en voie de remplacement, d’autres sont plus récents comme l’appareil de pulvérisation cathodique (QUORUM QT 150T/ES en 2015). 

En 1975, le professeur Robert Leloup crée l’Unité Interfacultaire de Microscopie Électronique, grâce à un budget conséquent alloué par l’institution. Comme aujourd’hui, elle est située à l’angle de la rue Grafé et de la Place du Palais de justice en Faculté de médecine. En 1998, le professeur Yves Poumay le remplace jusqu’en 2010, date à laquelle le Docteur Jean-François Colomer devient le responsable du Service de microscopie et avec lui une nouvelle équipe se met en place. En 2011, l’ingénieur de la plateforme, Corry Charlier, est engagé. En 2017, Caroline De Bona y entre comme technicienne. En 2025, la structure intègre la plateforme technologique d’excellence BIOGREEN de la FWB et un logisticien de recherche, Emir Topagolu rejoint l’équipe.

L’équipe : Jean-François Colomer, Caroline De Bona, Corry Charlier et Emir Topaloglu

La plateforme « microscopie électronique » possède des équipements de pointe et une expertise remarquable, qu’elle partage depuis 50 ans avec tous les membres de l'UNamur qui souhaitent utiliser ces techniques microscopiques dans un but d'observation ou d'analyse, tant du point de vue de la recherche que de l’enseignement, que ce soit en science des matériaux ou en science du vivant. Elle met aussi son expertise au service d'organismes de recherche d'autres établissements universitaires et d'entreprises ou industries pour l'analyse de leurs échantillons.

Il existe deux grandes classes de microscope électroniques : 

• le microscope électronique en transmission, dont le faisceau d'électrons traverse l'échantillon. Celui-ci doit donc être très mince. Ce sont les électrons transmis et/ou diffusés qui sont détectés pour former une image en coupe de celui-ci ;
• le microscope électronique à balayage, dont le faisceau d'électrons balaye la surface de l'échantillon. Celui-ci est donc massif. Ce sont les électrons éjectés par l'échantillon qui sont détectés pour former une image de sa surface.