Thèse soutenue

Conception et fabrication d'outils microfluidiques réutilisables pour étudier la dynamique de phénomènes biologiques : application à l'influx / efflux d'antibiotiques dans les bactéries et à la migration des cellules pendant le développement de la souris

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Auteur / Autrice : Xuan Zhao
Direction : Charlie Gosse
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique et Optoélectronique, Nano- et Microtechnologies
Date : Soutenance le 07/09/2017
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 : Laboratoire : Centre de nanosciences et de nanotechnologies (Palaiseau, Essonne ; 2016-....)
établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
Jury : Président / Présidente : Bruno Le Pioufle
Examinateurs / Examinatrices : Charlie Gosse, Bruno Le Pioufle, Vincent Studer, Marie-Caroline Jullien, Pierre-Henri Puech
Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Studer, Marie-Caroline Jullien

Mots clés

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Résumé

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Nous voulons mettre en évidence et analyser les réponses de systèmes biologiques à l’introduction de perturbations et de modulations spatio-temporelles. Plus précisément, afin de développer des stratégies innovantes pour l’étude des systèmes biologiques, nous proposons d’utiliser des outils microfluidiques. Nous concevons des microsystèmes adaptés qui peuvent influer localement sur les comportements biologiques, ceci afin qu’un experimentateur macroscopique puisse contrôler l’environnement externe des objects biologiques dont l’échelle est microscopique. Cette stratégie d’ingénierie est générique et multidisciplinaire. Au cours de cette thèse, elle a été mise en œuvre dans le cadre de deux projets collaboratifs, d’une part à l’échelle de la bactérie E.coli, et d’autre part à celle de l’embryon de souris à un stade post-implantation précoce. Les objets d’étude choisis sont caractéristiques à bien des égards des champs biologiques concernés : taille, représentativité, complexité.Nous avons mis nos compétences de spécialistes en conception et en fabrication de dispositifs fluidiques au service de la ligne DISCO du synchrotron SOLEIL et de l’équipe d’embryologie de la souris de l’IRIBHM. Le nœud de mon travail a été de concevoir et fabriquer les outils microfluidiques réutilisables pour des recherches génériques, qui permettent aux biologistes de se dispenser de l’utilisation d’une salle blanche.Plus précisément, le projet de microbiologie à SOLEIL avait pour object l’étude de l’influx et l’efflux de molécules antibiotiques dans des bactéries. Pour ce faire, nous avons developpé un dispositif réutilisable pour immobiliser les microorganisms et changer leur environnement chimique pendant l’imagerie en microscopie d’epifluorescence dans l’UV. Cette étude s’effectue en utilisant deux partenaires typiques : la bactérie Escherichia coli et un médicament de la famille des fluoroquinolones. Le projet d’embryologie a reposé sur l’électroporation localisée d’acides nucléiques au sein d’embryons de souris et le suivi des migrations cellulaires. Au cours de cette thèse, nous avons développé non seulement des microdispositifs réutilisables mais aussi des protocoles expérimentaux adaptés à l’utilisation de ces instruments miniaturisés.Plus précisément, le projet de microbiologie à SOLEIL avait pour object l’étude de l’influx et lantibiotiques dans des bactéries. Pour ce faire, nous avons developpé un dispositif réutilisable pour immobiliser lesmicroorganismes et changer leur environnement chimique pendant l’imagerie en microscopie d’épifluorescence dans l’UV.Cette étude s’effectue en utilisant deux partenaires typiques : la bactérie E. coli et un médicament de la famille desfluoroquinolones. Le projet d’embryologie a reposé sur l’électroporation localisée d’acides nucléiques des embryons desouris et le suivi des migrations cellulaires.