Développement de systèmes fluidiques dédiés à la manipulation d'ADN dans des réseaux de nanoplots : étude à l'échelle de la molécule unique et application à la séparation

Development of fluidic systems dedicated to DNA manipulation through nanopilar arrays : study at the single-molecule scale and application to separation.

• Auteur / Autrice : Yannick Viero
• Direction : Jean-Yves Fourniols, Aurélien Bancaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Conception des Circuits Microélectroniques et Microsystèmes
• Date : Soutenance le 13/12/2011
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique, télécommunications et santé : du système au nanosystème (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (Toulouse ; 1968-....)
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Raquet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Yves Fourniols, Aurélien Bancaud, Rose-marie Capella
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Mailley, Bernard Tinland

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanobiotechnologie

Séquençage des acides nucléiques

Microfluidique

Mots clés libres

Micro-nanofluidique

Séparation hydrodynamique

Nanoplots

ADN

Molécule unique

Phase-Shift Lithographie

Nanoplots

Résumé

Dans la majeure partie des cas, la séparation en taille de molécules d'ADN, étape primordiale lors d'unséquençage, est réalisée par électrophorèse sur gels, inadaptée à la séparation de longues molécules : larecherche de techniques de séparation alternatives est donc primordiale. Nous avons utilisé unetechnologie de fabrication alternative, la Lithographie par Décalage de Phase, pour fabriquer des matricesd’obstacles de 80 à 500 nm de diamètre, de formes cylindrique ou ellipsoïdale. Ces matrices nous ontpermis de mener une étude des dynamiques de collision ADN-obstacle à l’échelle de la moléculeindividuelle, par la caractérisation des effets de l’actionnement (électrophorétique ou hydrodynamique), dela dimension et de la forme des obstacles sur ces dynamiques, impliquées dans le processus de séparationen taille. Nous montrons enfin la première séparation hydrodynamique de fragments d’ADN dans desréseaux d’obstacles nanométriques

In most cases, separation by size of DNA molecules, a crucial step for sequencing, is realized by gelelectrophoresis, unadapted to long molecule separation: it is consequently relevant to investigate alternativeseparation techniques. We have used an alternative fabrication technology, Phase Shift Lithography, tofabricate obstacle matrices which sizes range from 80 to 500 nm, with cylindrical or ellipsoidal shapes.These matrices allowed us to investigate DNA-obstacle collision dynamics at the single molecule scale, bythe caracterisation of actuation effects (electrophoretic or hydrodynamic) and of the size and shape of theobstacles on these dynamics, involved in the separation by size process. We finaly showed the firsthydrodynamic separation of DNA fragments into nanopilar matrices