Développement du séquençage ARN ciblé sur cellules uniques en microfluidique de gouttes et applications

Development of targeted RNA sequencing on single cells using droplet-based microfluidics and applications

• Auteur / Autrice : Sophie Foulon
• Direction : Philippe Nghe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Soutenance le 10/10/2019
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie, Biologie, Innovation (Paris) - Chimie-Biologie-Innovation
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Claude Potier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Nghe, Marie-Claude Potier, Linas Mazutis, Pascal Barbry, Céline Vallot, Andrew D. Griffiths
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Linas Mazutis, Pascal Barbry

Mots clés

Mots clés libres

Technologies cellule unique

Séquençage ciblé de l'ARN à l'échelle de la cellule unique

Microfluidique en gouttes

Microglie

Virus

Single-Cell technologies

Targeted single-Cell RNAseq

Droplet-Based microfluidics

Microglia

Viruses

Résumé

Les technologies d'analyse à l'échelle de la cellule unique ont vu le jour il y a quelques années et sont depuis en constante évolution. Ces technologies permettent de mieux comprendre le fonctionnement d'ensemble de cellules très hétérogènes. Elles permettent par exemple de découvrir et suivre des sous types cellulaires, avec des applications en cancérologie ou encore en neurobiologie. Nous avons développé une technologie pour étudier le profil d'expression de gènes d'intérêt au niveau d'une cellule unique, en utilisant la microfluidique en gouttes. En limitant le nombre de gènes étudiés comparé aux technologies commerciales de transcriptome entier, l’approche ciblée a plusieurs avantages potentiels : gagner en profondeur de séquençage, augmenter le nombre de cellules étudiées, optimiser la détection pour les bas niveaux d’expression, tout en réduisant la complexité des données et des coûts. Le ciblage est parfois indispensable, notamment lorsque les ARNs ne portent pas de séquence d’amorce générique, comme dans le cas des ARNs viraux. Deux applications sont présentées : l'analyse de l'inflammation des cellules immunitaires du cerveau aux premières étapes du développement, ainsi que l'étude de la recombinaison génétique chez le virus.

Single cells technologies were introduced a few years ago and have been dramatically evolving ever since. These technologies have revolutionized biology, making it possible to better understand how heterogeneous cell systems works. For example, they permit to discover and follow cell subtypes, with applications in oncology or neurobiology. We have developed a technology to study the expression profile of genes of interest at the level of a single cell, using droplet-based microfluidics. By limiting the number of genes studied compared to commercial whole-transcriptome technologies, the targeted approach has several potential benefits: gaining deeper sequencing, increasing the number of cells studied, optimizing detection for low levels of expression, while reducing the complexity of data and costs. Targeting is sometimes essential, especially when the RNAs do not carry a generic primer sequence, as in the case of viral RNAs. Two applications are presented: the analysis of inflammation of the immune cells of the brain in the early stages of development, as well as the study of genetic recombination in the virus.