Biophysique pour l'évaluation d'une thérapie appliquée au tissus pulmonaires

Biophysic evaluation of a therapy applied to pulmonary tissues

• Auteur / Autrice : Jabir El Asri
• Direction : Gladys Massiera
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique et Astrophysique
• Date : Inscription en doctorat le 01/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Information, Structures, Systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : L2C - Laboratoire Charles Coulomb
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Axe de Recherche Matière Molle et Verres

Mots clés

Mots clés libres

Microfluidique

Infection virale

Epithelium bronchique

Mouvements collectifs

Biophysique

Système biomimétique

Biomimetic systems

Bronchial epithelium

Microfluidic

Biophysics

Virla infection

Collective motion

Résumé

L'exposition aux polluants atmosphériques est connue pour avoir un impact profond sur la santé humaine ainsi que sur les virus, comme l'illustre la récente pandémie. Le mucus et la dynamique des cils présents sur nos tissus bornchiques assurent, chez les sujets sains, un nettoyage continu appelé fonction mucociliaire. Lorsque des polluants et des virus atteignent cette barrière, des effets cocktails peuvent se produire et favoriser l'infection. Le projet COCKTAIL vise à développer un modèle avancé de 'voies aériennes sur puce', appelé iOC, basé sur la technologie microfluidique, qui permettra l'application précise et quantitative de divers polluants, seuls ou en combinaison avec des infections virales. Le modèle iOC sera basé sur un modèle existant d'épithélium bronchique à l'interface air/liquide (iALI) dérivé de cellules souches pluripotentes induites humaines (iPSC), qui sera mis à l'échelle et amélioré pour étudier les facteurs d'exposition. Les paramètres biophysiques permettant de quantifier l'altération de la fonction mucociliaire seront déduits d'imagerie haute cadence, et d'analyse d'images et de données : la densité et la fréquence de battement des cils actifs, la rhéologie du mucus, le flux de mucus et le degré de coordination de battements à l'aide de fonctions de corrélation. Le projet fait partie d'un projet Nexus impliquant 2 autres doctorants dans l'équipe respective de John De Vos et Delphine Muriaux, experts en virologie et en biologie des organoïdes et avec lesquels le candidat physicien recruté interagira étroitement, à la fois pour le développement et l'optimisation des bronches sur puce, ainsi que pour la conception des aérosols et l'acquisition et l'analyse des images de vidéomicrocopie.

Exposure to air pollutants is known to have a profound impact on human health as well as viruses, as illustrated by the recent pandemic. The mucus and the cilia beating in our lung tissue ensures, for healthy subjects, a continuous cleaning called the mucociliary function. When pollutants and viruses both reach this barrier, some cocktail effects can occur and favor infection. The COCKTAIL project aims to develop an advanced 'airway on a chip' model, called iOC, based on microfluidics technology, which will allow for the precise and quantitative application of various pollutants, either alone or in combination with viral infections. The iOC model will be based on an existing human induced pluripotent stem cells (iPSC)-derived bronchial epithelium at air/liquid interface model (iALI), which will be upscaled and improved for studying exposome factors. Biophysical parameters to quantify the mucociliary function alteration will be inferred from high-speed imaging, image and data analysis: the density and beating frequency of active cilia, mucus rheology, mucus flow and beating degree of coordination using correlation functions. The project is part of a Nexus project implying 2 other PhD students in the respective team of John De Vos and Delphine Muriaux, whose expertise will be in virology and in organoids biology and with who the recruited physicist candidate will closely interact, both for the airway on a chip development and optimization, as well as for the design of the aerosols and the imaging acquisition and analysis.