Tong Li, Anne Sentenac, Magali Suzanne, Grégoire Michaux, Mathieu Pinot, Claire Estibal, Marc Allain, Thomas Mangeat, Awoke Negash, Simon Labouesse, Renaud Poincloux, Sylvie Tournier, Christian Rouvière, Sophie Allart, Anaïs Bouissou, Debora Keller, Xia Bo Wang, Emmanuel Martin, Sylvain Cantaloube, Elodie Vega, Jérôme Idier, Aude Guénolé, Valentin Debarnot, Roland Le Borgne, Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut FRESNEL (FRESNEL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Marseille (ECM)-Aix Marseille Université (AMU), Coherent Optical Microscopy and X-rays (COMiX), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Marseille (ECM)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Marseille (ECM)-Aix Marseille Université (AMU), Laboratoire de Biologie Cellulaire et Moléculaire du Contrôle de la Prolifération (LBCMCP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de pharmacologie et de biologie structurale (IPBS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Laboratoire de microbiologie et génétique moléculaires (LMGM), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Centre de Physiopathologie Toulouse Purpan (CPTP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Génétique et Développement de Rennes (IGDR), Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SEMO (SEMO), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de microbiologie et génétique moléculaires - UMR5100 (LMGM), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), and Idier, Jérôme
Summary: Current super-resolution microscopy (SRM) methods suffer from an intrinsic complexity that might curtail their routine use in cell biology. We describe here random illumination microscopy (RIM) for live-cell imaging at super-resolutions matching that of 3D structured illumination microscopy, in a robust fashion. Based on speckled illumination and statistical image reconstruction, easy to implement and user-friendly, RIM is unaffected by optical aberrations on the excitation side, linear to brightness, and compatible with multicolor live-cell imaging over extended periods of time. We illustrate the potential of RIM on diverse biological applications, from the mobility of proliferating cell nuclear antigen (PCNA) in U2OS cells and kinetochore dynamics in mitotic S. pombe cells to the 3D motion of myosin minifilaments deep inside Drosophila tissues. RIM's inherent simplicity and extended biological applicability, particularly for imaging at increased depths, could help make SRM accessible to biology laboratories. Motivation: Super-resolution optical microscopy (SRM) has been instrumental to rapid progress in cell biology. Many SRM variants are now available with different compromises between phototoxicity, spatiotemporal resolutions, and sensitivity to aberrations. Yet, established SRM techniques, even implemented as expensive turn-key systems, require expert know-how at the instrumentation or image reconstruction levels to operate at the best of their capabilities. The present challenge is to develop a simple, easy to use, and low-cost SRM technique that would combine artifact-free super-resolution, robustness to aberration, low toxicity, and good temporal resolution for routine functional imaging of live cells within normal or pathological tissues.