Développement et caractérisation de capteurs électromagnétiques utilisant la diélectrophorèse haute fréquence pour l’isolation rapide de cellules souches cancéreuses sur puce

Development and characterization of EM sensors based on ultra high frequency dielectrophoresis techniques for fast isolation of cancer stem cells

• Auteur / Autrice : Thomas Provent
• Direction : Annie Bessaudou, Arnaud Pothier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des hautes fréquences, photonique et systèmes
• Date : Soutenance le 11/05/2022
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique (Limoges ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Annie Bessaudou, Arnaud Pothier, Anne-Laure Deman, Fabrice Lalloué
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Vincent Senez, Olivier Français

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancer -- Diagnostic

Cellules cancéreuses

Cytométrie de flux

Diélectrophorèse

Mots clés libres

Diélectrophorèse haute fréquence

Microsystème microfluidique et laboratoire sur puce

Tri cellulaire

Cellules souches cancéreuses

Fréquences de transitions

Facteur de Clausius-Mossotti

High frequencies dielectrophoresis

Microfluidics microsystem and lab-on-achip

Biological cells sorting

Cancerous stem cells

Crossover frequencies

Clausius-Mossotti factor

Résumé

Les techniques de tri cellulaire sont variées et permettent des progrès pour la recherche en biologie cellulaire. Parmi celles-ci, l‘électro-manipulation par « diélectrophorèse » a prouvé, implémentée au sein de différents microsystèmes, son aptitude à trier des cellules. Lors de notre étude, nous avons exploité le domaine des Ultras Hautes Fréquences pour le développement d‘un cytomètre électromagnétique microfluidique afin de pouvoir cibler, trier et isoler des cellules souches cancéreuses présentes au sein d‘une population de cellules pathologiques au phénotype différencié. La conception du cytomètre est liée à une analyse menée sur les différentes forces qui déterminent la trajectoire de celles-ci et nous permet un contrôle de l‘influence des conditions de tri. L‘objectif étant de séparer les cellules selon leurs propriétés diélectriques intracellulaires, nous verrons comment il est possible de cibler celles-ci selon leurs caractéristiques diélectrophorétiques dans la gamme des Ultra Hautes Fréquences.

A lot of technologies exist to sort biological cells, and allow great advances in cell biology research. Among these technologies, the development of microsystems for the electro-manipulation of cells by dielectrophoresis (DEP) has demonstrated great capabilities to sort cells. This work aims at demonstrating the ability of ultra-high frequencies DEP to target, sort and isolate cancerous stem cells from a population of pathological cells with differentiated phenotype. The development of a specific microsystem is proposed. The design of the cytometer is linked to the different forces acting on cells and so to determine cells‘ trajectories during the sorting enabling the controls of the sorting conditions. The work demonstrates how to target cells‘ dielectrophoretics characteristic s in the range of Ultra High Frequencies in order to separate cells based on their intrinsic intercellular dielectrics properties.