Lens Artisans vers 1590: Invention du microscope
Chaque domaine scientifique majeur a bénéficié de l’utilisation d’une forme de microscope, une invention qui remonte à la fin du XVIe siècle et un modeste fabricant de lunettes hollandais nommé Zacharias Janssen. Bien qu’extrêmement grossier en qualité d’image et en grossissement par rapport aux versions modernes, le microscope Janssen était néanmoins une avancée fondamentale dans l’instrumentation scientifique.
Janssen était le fils d’un fabricant de lunettes nommé Hans Janssen, à Middleburg, en Hollande, et alors que Zacharias est crédité d’avoir inventé le microscope composé, la plupart des historiens supposent que son père a dû jouer un rôle vital, puisque Zacharias était encore adolescent dans les années 1590. À cette époque, les lunettes commençaient à être largement utilisées dans la population, concentrant une grande attention sur les optiques et les lentilles. En fait, certains historiens attribuent à la fois aux Janssens et à un autre fabricant de lunettes hollandais, Hans Lippershey, l’invention simultanée, bien que indépendante, du microscope.
Zacharias Janssen
Les historiens peuvent dater l’invention du début des années 1590 grâce au diplomate néerlandais William Boreel, un ami de longue date de la famille des Janssen qui a écrit une lettre à le roi de France dans les années 1650 détaillant les origines du microscope. Il a décrit un appareil qui s’élevait verticalement à partir d’un trépied en laiton de près de deux pieds et demi de long. Le tube principal était d’un pouce ou deux de diamètre et contenait un disque d’ébène à sa base, avec une lentille concave à une extrémité et une lentille convexe à l’autre; la combinaison de lentilles a permis à l’instrument de plier la lumière et d’agrandir les images entre trois et neuf fois la taille du spécimen d’origine.
Aucun des premiers modèles de microscopes Janssen n’a survécu, mais un musée de Middleburg a un microscope daté de 1595, portant le nom Janssen. La conception est quelque peu différente, composée de trois tubes, dont deux sont des tubes de tirage qui peuvent glisser dans le troisième, qui agit comme une enveloppe extérieure. Le microscope est portable et peut être mis au point en faisant glisser le tube d’aspiration vers l’intérieur ou l’extérieur tout en observant l’échantillon, et il est capable d’agrandir les images jusqu’à dix fois leur taille d’origine lorsqu’il est étendu au maximum.
Aussi ingénieux que l’invention de Janssen était, il faudrait plus d’un demi-siècle avant que l’instrument soit largement utilisé parmi les scientifiques. Le scientifique du Yorkshire Henry Power a été le premier à publier des observations faites avec un microscope, et en 1661 Marcello Malphigi a utilisé un microscope pour fournir des preuves décisives à l’appui de la théorie de Harvey de la circulation sanguine quand il a découvert les vaisseaux capillaires dans les poumons d’une grenouille .
L’auteur de Micrographia, Robert Hooke, a été parmi les premiers à apporter des améliorations significatives à la conception de base, même s’il s’est appuyé sur le fabricant d’instruments londonien Christopher Cock pour construire les instruments. Le microscope de Hooke partageait des caractéristiques communes avec les premiers télescopes : un œilleton pour maintenir la bonne distance entre l’œil et l’oculaire, des tubes de traction séparés pour la mise au point et une rotule pour incliner le corps. Pour l’optique, Hooke a utilisé une lentille d’objectif bi-convexe placée dans le museau, associée à une lentille oculaire et une lentille à tube ou de champ. Malheureusement, la combinaison a fait souffrir les lentilles d’une aberration chromatique et sphérique significative, donnant des images très pauvres. Il a tenté de corriger les aberrations en plaçant un petit diaphragme dans la voie optique pour réduire les rayons lumineux périphériques et affiner l’image, mais cela n’a abouti qu’à des échantillons très sombres. Il a donc fait passer la lumière générée par une lampe à huile à travers un verre rempli d’eau pour diffuser la lumière et illuminer ses spécimens. Mais les images sont restées floues.
Il incombait à un scientifique néerlandais, Anton van Leeuwenhoek, d’apporter d’autres améliorations. Van Leeuwenhoek est parfois populairement crédité de l’invention du microscope. Il n’était pas l’inventeur, mais il était un grand admirateur de la Micrographia, et ses instruments étaient les meilleurs de son époque en termes de grossissement: il a atteint une puissance de grossissement jusqu’à 270 fois plus grande que la taille réelle de l’échantillon, en utilisant une seule lentille. Il a utilisé ses microscopes pour décrire les bactéries récoltées à partir de raclures de dents et pour étudier les protozoaires trouvés dans l’eau de l’étang.
À l’aube du 18e siècle, les concepteurs d’instruments britanniques avaient introduit des versions améliorées du microscope tripode inventé par Edmund Culpeper. D’autres améliorations comprenaient des mécanismes de mise au point avancés, bien que la conception des lentilles soit restée approximative et que la plupart des instruments continuaient d’être en proie à des images floues et des aberrations optiques. Dans la première moitié du 19e siècle, des améliorations spectaculaires ont été apportées à l’optique, grâce à des formulations de verre avancées et au développement de lentilles d’objectif achromatiques.Ce dernier avait considérablement réduit l’aberration sphérique dans l’objectif, le rendant exempt de distorsions de couleur.
Le 20ème siècle a introduit l’introduction d’instruments permettant à l’image de rester nette lorsque le microscopiste a changé de grossissement. Grâce à une résolution considérablement améliorée, à des techniques d’amélioration du contraste, à l’étiquetage fluorescent, à l’imagerie numérique et à d’innombrables autres innovations, la microscopie a révolutionné des domaines aussi divers que la chimie, la physique, la science des matériaux, la microélectronique et la biologie.
Aujourd’hui, il est possible d’effectuer une microscopie à fluorescence en temps réel de cellules vivantes dans leur environnement naturel, tandis qu’en 1999, Intel et Mattel ont collaboré à la production du microscope informatique Intel Play QX3 à 100 $ (abandonné depuis), introduisant l’instrument sur le marché grand public. Et dans l’esprit des premiers pionniers de la recherche microscopique, les scientifiques de la Florida State University ont fait un tour complet sur le terrain, tournant leurs instruments avancés sur des objets quotidiens communs comme cet aliment de base All-American, des hamburgers et des frites, détaillant de fines sections de grain de blé, tissu d’oignon, granules d’amidon dans le tissu de pomme de terre et protéines de fromage confites.