Nous avons déjà bien dé ni le terme de résolution en microscopie optique, il reste maintenant à analyser et à résumer les diérentes dé nitions qui ont été données au terme superrésolution. Ce terme est, en eet, employé dans un grand nombre de publications et toutes les méthodes présentées précédemment (en section 0.2) ne sont pas toujours incluses dans le spectre des méthodes de superrésolution. C'est pour cela que nous avons regroupé dans cette section les diérentes dé nitions utilisées pour la superresolution pour en n donner notre avis de ce qui peut être considéré comme méthode de superrésolution.
La superrésolution réfère souvent aux méthodes capables de franchir la limite de diraction imposée à la microscopie optique, limite de résolution décrite amplement par Ernst Karl Abbe ou John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh (voir paragraphe 0.1.5 sur les limites de ré- solution). L'un des premiers à proposer l'existence de méthodes de superrésolution pouvant surpasser les limites imposées par la diraction fut Giuliano Toraldo di Francia : This means that at present there is only a practical limit (if any) and not a theoretical limit for two-point resolving power [131].
En 1967, Charles W. McCutchen propose comme dé nition de la superrésolution toute mé- thode permettant d'obtenir des détails plus ns que ceux décrits par la limite de résolution de Abbe superresolution, that is, resolution of detail ner than the Abbe resolution limit , mais exclut toute méthode proposant une amélioration limitée de par son principe : We might not call this eect superresolution, because the improvement is, even in principle, limited ; nevertheless a gain of resolution of more than a factor of 2 is not negligible [132].
En 1986, Ingemar J. Cox et Colin J.R. Sheppard proposèrent deux dé nitions diérentes permettant de séparer les méthodes de superrésolution dans deux catégories diérentes. La première, nommée ultrarésolution, est dé nie comme permettant de surpasser le critère de Rayleigh généralisé, mais ne permet pas d'étendre la couverture spectrale au-delà de la fré- quence de coupure (fréquence maximale transmise correctement par le système) : The rst, which increases the generalized Rayleigh resolution but does not extend the spatial cuto frequency, shall be termed ultraresolution [133]. La seconde, nommée elle superrésolution, inclut les méthodes permettant d'augmenter la fréquence de coupure : The second category of superresolution techniques increases the spatial frequency cuto of an optical system [133]. Dans leur publication de 2009, B. Huang et M. Bates font la distinction entre méthodes d'augmentation de résolution et méthodes de superrésolution [68]. Les premières, permettent d'augmenter la résolution en étendant la limite de résolution vers des valeurs plus petites. Ces méthodes d'augmentation de résolution ne sont pas considérées comme superrésolution puisque la diraction de la lumière est toujours un facteur limitant : Albeit a signi cant im- provement, this resolution is still fundamentally limited by the diraction of light . Dans ces méthodes, on retrouve la microscopie confocale, 4Pi et SIM. La microscopie SLAM entrerait
dans cette catégorie. La superrésolution, quant à elle, ne décrit que les méthodes capables de casser complètement la limite de diraction : One approach to attain a resolution far beyond the limit of diraction, i.e., to realize superresolution microscopy,... . Parmi ces méthodes, on retrouve celles qui sont basées sur le contrôle de l'illumination : STED, Resolft, SSIM et celles qui sont basées sur la localisation de molécules uorescentes : STORM, PALM, FPALM. La déconvolution entrerait dans la seconde catégorie, la résolution ne dépend pas de la diraction de la lumière, mais du rapport signal à bruit et de la précision de la mesure de la PSF (qui dépend essentiellement du bruit).
En 2011, C.G. Galbraith et J.A. Galbraith dé nissent la superrésolution comme la capacité d'un microscope à améliorer la résolution d'un facteur d'au moins deux par rapport à la limite de résolution conventionnelle : Any microscopy technique that overcomes the resolution limit of conventional light microscopy by at least a factor of two is considered to be a superresolution technique [62].
Dans leur publication de 2016, K. Nienhaus et G.U. Nienahus dé nissent les méthodes de su- perrésolution comme ayant en principe une résolution illimitée : Only true superresolution techniques, however, ..., oer in principle unlimited resolution [72]. D'après cette dé nition seules les méthodes telles que STED, PALM, STORM, et leurs dérivés, entrent dans la classe des méthodes de superrésolution. Si l'on suit cette dé nition, les méthodes de déconvolution entrent dans cette catégorie de superrésolution puisque, en principe, la déconvolution n'a pas vraiment de limite de résolution.
La majorité des dé nitions proposées fait la diérence entre les méthodes proposant une amé- lioration de résolution xe ou limitée, et les méthodes proposant une amélioration en théorie illimitée. Cependant, il faudrait remarquer que, selon la précision des hypothèses de départ, toutes les méthodes de superrésolution sont limitées. Avec cette dé nition, les méthodes du type SMLM proposent une résolution illimitée seulement lorsque le bruit est ignoré et que les molécules sont considérées in niment brillantes. Les microscopies du type STED proposent une résolution illimitée seulement dans le cas où les molécules uorescentes seraient in niment stables ou possèdent une intensité de saturation in niment petite. Si l'on change cette fois-ci les hypothèses pour en obtenir des plus réalistes, comme des molécules qui ne sont pas in ni- ment brillantes ou in niment stables, les résolutions de ces méthodes en deviennent limitées, non pas par la diraction de la lumière, mais par d'autres phénomènes physiques.
Cette dé nition de la superrésolution, comme ne regroupant que les méthodes ayant une résolution in nie de par leur principe, serait donc biaisée par les hypothèses de départ utilisées pour comparer les méthodes. De plus, si l'on considère un monde de microscopie optique sans bruit et avec des molécules in niment brillantes, la déconvolution proposerait également une résolution in nie, puisque sans bruit, la déconvolution n'est qu'une simple division par la MTF. Avec des molécules in niment brillantes, il devient possible de mesurer la PSF, et donc
la MTF, avec une précision in nie. Cela rendrait toute méthode de superrésolution inutile. Plutôt que de considérer ce type de dé nition qui exclut certaines méthodes qui ont sim- plement des postulats diérents, la première partie de la dé nition proposée par McCutchen superresolution, that is, resolution of detail ner than the Abbe resolution limit paraît plus réaliste et permet de mieux englober le spectre des méthodes proposant une résolution améliorée en microscopie optique.
Cette dernière dé nition est également plus proche du terme superrésolution au sens étymolo- gique du terme. Le pré xe super vient du latin super qui signi ait au-dessus. La microscopie à superrésolution pourrait se dire également microscopie avec une résolution au-dessus de la nor- male, ce qui n'imposerait rien d'autre que de dépasser la limite de résolution de la microscopie classique dé nie par Abbe.