Développement de biocapteurs hyperfréquences microfluidiques pour la spectroscopie diélectrique non-invasive de la cellule unique : applications en cancérologie

L'analyse biologique à l'échelle de la cellule unique, permettant la compréhension des mécanismes cellulaires, est de toute importance pour les domaines de la biologie, de la médecine et en particulier pour la cancérologie. Les microtechnologies ont ouvert la perspective de tels dispositifs et de nombreuses recherches sont en cours sur le développement de systèmes d'analyse non-invasive, rapide, sans marquage ni altération des cellules. La convergence de biocapteurs hyperfréquenes avec la microfluidique permet de répondre à ces challenges. Nous avons développé conjointement (1) des micro-dispositifs hyperfréquences permettant la spectroscopie diélectrique de fluides biologiques et (2) des systèmes microfluidiques permettant la manipulation de population de populations de cellules ainsi que de cellule unique en milieu de culture. L'ingénierie des champs électromagnétiques a été menée afin d'optimiser le volume fluidique d'analyse ainsi que la sensibilité de détection. La microfabrication réalisée au LAAS-CNRS a permis le positionnement contrôlé de la cellule unique dans la zone d'analyse. Nous avons enfin démontré expérimentalement des contrastes diélectriques significatifs entre cellules cancéreuses de lymphome RL vivantes et en apoptose avec de plus une capacité de suivi longitudinal du phénomène d'apoptose. Ces travaux de recherches sur l'analyse non-invasive de la cellule unique, la capacité discriminatoire d'états biologiques différents, la possibilité de suivi temporel de mécanisme biologiques ouvrent de nouvelles perspectives d'analyse cellulaire pour la cancérologie.Development of microwave microfluidic bio-sensors for non-invasive dielectric spectroscopy of single cell: Applications in Cancerology. Biological analysis at the level of the single cell, allowing the understanding of cellular mechanisms, is of great importance in the fields of biology, medicine and especially in oncology. Microtechnology has opened up the prospect of such devices and many researches are underway on the development of analysis systems which are non-invasive, rapid, label-free or has no cell damage. The convergence of bio-microwave sensors with microfluidics can meet these challenges. We developed jointly (1) micro-devices for microwave dielectric spectroscopy of biological fluids and (2) microfluidic systems for manipulation of cell populations and single cell in the culture medium. The electromagnetic fields engineering was conducted to optimize the fluid volume analysis and the detection sensitivity. Microfabrication performed at LAAS-CNRS allowed controlled positioning of single cell in the analysis area. We finally demonstrated experimentally significant dielectric contrast between cancer cells alive and RL lymphoma apoptosis with more tracking capability longitudinal of apoptosis. These researches work on non-invasive analysis of single cell, the discriminatory capacity of different biological states, the possibility of temporal tracking of biological mechanisms open new perspectives for the cell analysis in cancerology