Analyse biophysique des vésicules extracellulaires pour le diagnostic et la médecine de précision
Auteur / Autrice : | Katell Aldrin |
Direction : | Vincent Agache, Nadia Cherradi |
Type : | Projet de thèse |
Discipline(s) : | Physique pour les Sciences du Vivant |
Date : | Inscription en doctorat le Soutenance le 20/12/2023 |
Etablissement(s) : | Université Grenoble Alpes |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (LETI) |
Equipe de recherche : Service des Systèmes pour la Biologie et la Santé | |
Jury : | Président / Présidente : Franz Bruckert |
Examinateurs / Examinatrices : Bernard Legrand, Bruno Le pioufle, Guenaelle Le bras-jasmin, Celine Elie-caille | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Legrand, Bruno Le pioufle |
Mots clés
Mots clés libres
Résumé
Ces dernières années, lintérêt pour les nanoparticules dans le domaine biomédical na cessé de grandir. On peut citer lexemple des nanoparticules lipidiques en tant que vecteurs pour la délivrance de thérapies ciblées, ou celui des vésicules extracellulaires, nanoparticules biologiques secrétées par les cellules du corps humain. Ces dernières sont impliquées dans de nombreux processus physiologiques et pathologiques, faisant delles de potentiels biomarqueurs de diagnostic précoce par biopsie liquide. Les enjeux de caractérisation de ce type de particules sont majeurs, que ce soit en termes de contrôle de qualité en vue dune utilisation clinique, ou simplement afin de connaître leurs propriétés biophysiques (taille, masse volumique, rigidité, etc.). Cependant, en raison de leur taille nanométrique et de leur hétérogénéité potentielle, peu de méthodes de référence sont adaptées pour caractériser à elles seules ce type de populations. La technologie MEMS SMR (Suspended Microchannel Resonator), utilisant des résonateurs à canal microfluidique suspendu, a déjà prouvé sa capacité à caractériser très précisément des microparticules, à léchelle de la cellule unique. Son principe repose sur la mesure en boucle fermée de la fréquence de résonance dune poutre micromécanique creuse, intégrant un canal microfluidique. Cette configuration permet de confiner le fluide à lintérieur du résonateur, lui-même suspendu dans une cavité sous vide, et donc de préserver ses propriétés mécaniques et son faible amortissement dans son environnement. Lorsque quune particule circule à travers le canal microfluidique, elle induit un décalage de la fréquence de résonance, directement dépendant de sa masse. Fabriqués à laide de techniques dérivées de la microélectronique, les dimensions micrométriques des SMRs leur permettent datteindre une grande précision et de peser individuellement des cellules ou des bactéries, avec une résolution de 1 fg (10^-15g). Lobjectif de cette thèse est dexplorer une version miniaturisée de ce principe, appelée SNR (Suspended Nanochannel Resonator), et de limplémenter afin de caractériser des nanoparticules lipidiques. Grâce à leurs dimensions réduites, il devient possible de peser des nanoparticules à léchelle de lattogramme (10^-18 g), telles que des nanoparticules dor dune dizaine de nanomètres. Dans un premier temps, un banc dinstrumentation a été mis en place afin de mener des caractérisations de nanoparticules dor à laide des capteurs SNR. Cette méthode a ensuite été mise à lépreuve de la caractérisation de nanoparticules dorigine biologique, pour lesquelles il est nécessaire de mener une passivation de surface efficace et robuste pour éviter ladsorption non spécifique de léchantillon à la surface des canaux. Dautre part, une nouvelle architecture microfluidique a été explorée, afin de mesurer la densité de nanoparticules à laide de deux résonateurs en série. Enfin, linstrumentation a été adaptée afin dintégrer et de caractériser de nouvelles puces SNR miniaturisées ultrasensibles, dans le but de baisser la limite de détection de cette technologie. A terme, les différentes briques développées au cours de la thèse pourraient permettre de faire émerger une plateforme de caractérisation multiparamétrique (masse, taille, densité, rigidité), ultrasensible et sans marquage, mettant en uvre cette unique technologie, afin de mener un contrôle de qualité pour des applications de bio-production, dassurer des fonctions de diagnostic ou de pronostic, ou encore de lever des verrous sur la compréhension des mécanismes physiologiques et pathologiques des vésicules extracellulaires.