Transfert d'énergie par résonance de type Förster pour les diagnostics multiplexés des récepteurs du facteur de croissance épidermique et microARNs

Time-Gated Förster Resonance Energy Transfer Biosensors for Multiplexed Diagnostics of Epidermal Growth Factor Receptors and MicroRNAs

• Auteur / Autrice : Xue Qiu
• Direction : Niko Hildebrandt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique et optoélectronique, nano et microtechnologies
• Date : Soutenance le 30/06/2016
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'électronique fondamentale (Orsay, Essonne ; 19..-2016)
• Jury : Président / Présidente : Loïc Charbonnière
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Niko Hildebrandt, Loïc Charbonnière, Michael U. Kumke, Thomas Pons, Karen Perronet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Loïc Charbonnière, Michael U. Kumke

Mots clés

Mots clés contrôlés

Multiplexage

Points quantiques

Métaux des terres rares

MicroARN

Transfert d'énergie entre molécules fluorescentes

Mots clés libres

FRET

MicroARN

Complexe de lanthanide

Boîtes quantiques

Multiplexage

FRET

MiRNA

Lanthanide complex

Quantum dot

Multiplexing

Résumé

Les nouvelles exigences du diagnostic clinique et de la thérapeutique, particulièrement en termes d’examens au chevet du patient et en médecine de précision, ont conduit à une demande croissante d’analyses à la fois multiplexées et présentant un rendement important, et ce d’un grand nombre de biomolécules au sein d’un échantillon unique. La thèse se concentre sur le développement de biosenseurs multiplexés basés sur le transfert d’énergie par résonance de type Förster résolu en temps de complexes de lanthanide vers des colorants organiques ou des boîtes quantiques. Je présente plusieurs techniques novatrices permettant la détection simultanée et multiplexée de protéines biomarqueurs du cancer (récepteur du facteur de croissance épidermique) ou de microARNs (hsa-miR-20a-5p, hsa-miR-20b-5p et hsa-miR-21-5p) avec de très faibles limites de détection. J’ai utilisé différentes stratégies afin d’obtenir des détections multiplexées telles la détection multiplexée spectrale basée sur les différents spectres d’émission de différents luminophores, et la détection multiplexée temporelle basée sur les durées de vie distinctes des états excités des luminophores. Ces travaux ne sont pas seulement une recherche appliquée qui peut être utilisée en diagnostic clinique, mais constituent également une recherche fondamentale sur le FRET résolu en temps qui ouvre de nouvelles perspectives de détection et augmente considérablement le nombre de biomarqueurs pouvant être détectés.

The new mission of clinical diagnostics and therapeutics, especially in point-of-care testing and precision medicine, has led to an increasing demand for multiplex and high throughput analyses of large numbers of biomolecules within a single sample. The thesis focuses on developing multiplexed biosensors based on time-resolved Förster resonance energy transfer from lanthanide complexes to organic dyes or quantum dots. I present several new techniques to simultaneously and multiplexed detect cancer related protein biomarkers (human epidermal growth factor receptor) or microRNAs (hsa- miR-20a-5p, hsa-miR-20b-5p and hsa-miR-21-5p) with very low limits of detections. I have used different strategies to achieve multiplexed detections such as spectral multiplexed detection based on different emission spectra of different luminophores, and temporal multiplexed detection based on distinguishable excited-state lifetimes of luminophores. The work is not only an applied research that can be used in clinical diagnostics but also a fundamental research of time-resolved FRET, which opens a new dimension of detection and greatly increases the number of biomarkers that can be detected.