Invention du microscope : quand les sciences passent à la loupe

L’invention du microscope a révolutionné les sciences ! De la biologie, à la physique en passant par l’électronique peu de domaines se targuent de ne pas utiliser ce magnifique outil !

Voilà quelques semaines que j’ai proposé aux créateurs de contenus de nous parler de l’invention qui a révolutionné leur passion ! A mon tour de me prendre au jeu de l’innovation ! Il m’a été bien difficile de choisir ! Les sciences sont un terrain tellement fertile pour les découvertes! Mais finalement, mon choix s’est arrêté sur le microscope parce que je l’ai beaucoup utilisé lorsque j’étais en laboratoire et parce que de nombreux collégiens et lycéens le découvrent lors de leurs cours de biologie.

Alors partons à la découverte de cet incroyable outil !

Qu’est-ce qu’un microscope ?

Avant d’entrer dans le vif du sujet, attardons-nous un peu sur ce qu’est un microscope ! Voici un rapide rappel sur cet outil.

Pour faire simple : le microscope est une loupe ! Mais pas n’importe laquelle ! Elle permet de voir des choses très très petites ! On peut même voir ce qui est invisible à l’œil nu ! Et c’est là que toute la magie opère ! Le microscope nous révèle ce que nous ne pouvons pas voir !

Il existe différents types de microscopes mais tous sont définis par deux caractéristiques principales :

• La puissance optique : elle correspond au pouvoir de grossissement. Est-ce que ce microscope est capable de voir des objets de 1mm ? 0,1mm ? 1µm ? Encore plus petits ? Si on ramène cela à notre échelle, cela revient à dire que c’est ta capacité à voir une voiture, un crayon ou un cheveu. Un œil humain peut distinguer (dans des conditions optimales) des détails de 0,1mm (ce qui correspond à la taille d’un cheveu) qui sont à environ 25cm.

• La résolution : elle correspond à la capacité d’un microscope à distinguer 2 objets rapprochés l’un de l’autre. Est-ce que le microscope permet de distinguer deux objets espacés de 1mm ? Ou bien ces objets apparaissent-ils comme un ensemble ? L’œil humain est capable, quant à lui, de distinguer à 10m de distance, deux détails s’ils sont espacés de 3mm.

L’invention du microscope : toute une histoire !

Disons-le tout de suite, il est bien difficile de savoir qui a inventé le microscope ! Comme pour beaucoup d’inventions, c’est une suite d’améliorations continues qui font que, aujourd’hui, on a des microscopes dans tous les labo (ou presque). Il y a quand même quelques noms qui ressortent lorsque l’on se penche sur cette histoire. Les voici :

A l’origine du microscope

Voir plus gros est un eldorado que l’on essaye d’atteindre depuis longtemps ! En effet, un disque de quartz a été découvert lors de fouilles réalisées en Iraq en 1850. Celui-ci date probablement des années 750-710 avant Jésus Christ et certains scientifiques affirment qu’il s’agit là de la première loupe ! Si cette utilisation ne fait pas consensus, d’autres vestiges datant, eux, des VIII-VII^ème siècle avant Jésus Christ et découverts à Rhodes ne font que peu de doutes. Il s’agissait bien de loupes !

Certains écrits comme ceux de Sénèque le Jeune ou Pline l’Ancien confortent l’idée que les romains savaient utiliser le verre pour agrandir des objets.

Le savais-tu?

L’empereur Néron aurait utilisé une émeraude pour mieux voir les gladiateurs qui combattaient dans l’arène !

Par la suite, d’autres scientifiques ont apporté leur pierre à l’édifice : Ibn al-Haytham (connu aussi sous le nom d’Alhazen), un savant de l’Afrique du nord étudia l’optique dans tous les sens. Roger Bacon, un religieux anglais du XIII^ème siècle, inventa la « pierre de lecture », une lentille capable d’agrandir des textes (et les enluminures).

Qu’est-ce qu’une lentille ? C’est un morceau de verre (le plus souvent) avec une forme spéciale qui permet dévier les rayons lumineux pour qu’un objet paraisse plus gros. Nous avons d’ailleurs une lentille dans chacun de nos yeux.

Galilée, une première amélioration pour voir plus gros

Le nom de Galilée est très souvent associé à l’invention du microscope. Il aurait mis au point ce qui est considéré comme le premier appareil de grossissement en utilisant deux lentilles installées dans un tube.

Ce microscope, qui d’ailleurs, ne s’appelait pas encore microscope mais occhiolino, permettait de grossir jusqu’à 30 fois. Cet appareil sera nommé microscope pour la première fois par un ami de Galilée. Ce mot vient du grec ancien qui signifie « petit » (micro) et regarder (skopein).

Janssen père et fils, autre mise au point du microscope

Dans la famille Janssen, le père (Hans) et le fils (Zacharias), opticiens hollandais du XVI^ème-XVII^ème siècle, auraient également mis au point un microscope, en parallèle de Galilée.

Selon certains historiens scientifiques, le microscope aurait donc été inventé à plusieurs endroits en même temps. Ces outils permettaient d’agrandir des détails visibles à l’œil nu : insectes ou plantes.

Il faudra attendre encore quelques décennies pour que le microscope permettent d’observer l’infiniment petit, invisible à l’œil nu.

Robert Hooke, au cœur de l’invention du microscope ?

Robert Hooke, un scientifique de renom anglais du XVII^ème siècle est un incontournable dans l’histoire de l’invention du microscope. Il développa un appareil plus complexe, contenant 3 lentilles qui permettait de grossir jusqu’à 50 fois. Ce nouveau montage permet un plus gros grossissement mais, les subtilités de l’optique (dans lesquelles je ne vais pas rentrer en détail ici) font que l’image obtenue n’est pas très jolie. Cela n’empêche pas Robert Hooke de faire de magnifiques découvertes et d’observer pour la première fois l’invisible. Il publia ses observations dans un ouvrage intitulé Micrographia (1667).

Le savais-tu?

Robert Hooke observa pour la première fois des cellules dans un morceau de liège. Aujourd’hui, on sait que ce ne sont pas tout à fait des cellules qu’il a vues mais le nom pour l’unité de construction de tout être vivant est resté!

Antoni Van Leeuwenhoek, fondateur de la microbiologie

Il y a un autre nom qui est indissociable de l’invention du microscope et qui est contemporain de Robert Hooke, c’est celui de Antoni Van Leeuwenhoek. Ce brave monsieur n’était absolument pas un scientifique. C’était un drapier. Et pour vérifier que les étoffes qu’il proposait étaient de bonne qualité, il utilisait une loupe…qu’il va transformer en microscope simple, avec une seule lentille ! Au cours de sa vie, il va construire 400 microscopes ! Certains de ceux-ci atteignent un grossissement record : jusqu’à 300 fois !

Petit à petit, son esprit curieux va prendre le dessus et il ne va pas regarder uniquement des bouts de fils mais tout ce qui l’entoure.

Il découvre ainsi les globules rouges (des cellules présentes dans notre sang), les spermatozoïdes (les cellules qui participent à la mise en route de la fabrication d’un bébé)…Il va également démontrer que tout un tas de petites bêtes invisibles sont présentes dans l’eau, même si celle-ci est considérée comme « propre ». D’ailleurs, il a reçu beaucoup d’oppositions concernant ses observations : comment prouver que de petites bêtes que personne ne voit existent bel et bien autour de nous?

Il faudra ensuite attendre près de 2 siècles pour que ces « petites bêtes », connues aujourd’hui sous le nom de bactéries, soient reconnues comme responsables de certaines maladies par Louis Pasteur. Les virus, plus petits, restent invisibles avec un tel grossissement.

C’est en voyant toutes ces découvertes que les biologistes vont s’intéresser au microscope et à ses applications en sciences.

Les microscopes d’aujourd’hui

Bien sûr, l’amélioration des microscopes continue : pas moins de 7 prix Nobel qui ont été attribués pour une amélioration du microscope !

Aujourd’hui, il existe de nombreux microscopes différents !

Les microscopes classiques, dits optiques. Ils utilisent la lumière pour agrandir un objet : actuellement, les plus puissants peuvent grossir jusqu’à 2 500 fois. Ils permettent d’observer un objet en surface ou en profondeur, avec des marqueurs de couleurs ou non, des organismes vivants ou morts. Bref, les possibilités sont infinies (ou presque!)

Les microscopes électroniques sont beaucoup plus récents puisque leur mise au point remonte à 1933 grâce à Ernst Ruska, scientifique allemand. Dans ce cas, on n’utilise pas la lumière pour voir l’échantillon mais des électrons, autrement dit des toutes petites particules présentes dans tous les atomes. Ces microscopes grossissent bien plus que les microscopes optiques mais offrent moins de liberté pour la préparation des échantillons. C’est grâce à eux que l’on a pu observer pour la première fois les virus.

Le savais-tu?

Aujourd’hui, la France dispose du microscope le plus puissant au monde ! Il s’agit d’un magnifique appareil qui s’appelle le Titan Krios^TM et que l’on peut trouver à l’Institut Pasteur. Il permet de grossir des millions de fois !

Autre nouveauté : les microscopes sans lentilles. Ils sont beaucoup moins cher et plus facile à utiliser. Dans ce cas, la lumière traverse l’échantillon observée puis elle est analysée et l’image est reconstruite par un logiciel.

Maintenant que tu es incollable sur l’invention du microscope, sauras-tu aussi interpréter une image prise grâce à cet appareil? Dis-moi en commentaire à quoi correspond l’image ci-dessous!