Dispositif électro-optique à base de cristaux liquides pour la détection de l'activité neuronale in vitro.

Les reseaux de neurones in-vitro permettent de modeliser les structures et les fonctions observees dans le cerveau humain. Acceder a l'activite individuelle des neurones sur l'ensemble d'un reseau est un reel defi en neuroscience pour mieux comprendre la complexite des processus qui regissent la communication neuronale. Les techniques actuelles d'enregistrement in vitro (electrophysiologie, imagerie calcique ou encore MicroElectrode ARray) souffrent d'un compromis systematique entre la resolution et la quantite de neurones detectables simultanement (i.e. le champ d'observation). L'objectif de cette these est de lever cette contrainte en developpant une nouvelle technique d'enregistrement de l'activite neuronale in vitro. L'approche proposee consiste a interfacer les neurones en culture in vitro a un transducteur electro-optique novateur a base de cristaux liquides, capable de convertir les signaux electriques issus de l‘activite neuronale en variation d'intensite optique. Couple a un capteur imageur adapte (sans lentille de type CMOS, d'une surface de quelques cm² contenant plusieurs millions de pixels, avec une resolution subcellulaire de l'ordre du µm²), ce dispositif devrait permettre l'enregistrement de l'activite neuronale d'un reseau complexe (plusieurs millions de neurones) de maniere non invasive (aucun marquage n'est requis), et a la resolution du neurone unique. Une etude theorique couplee a un modele electrique equivalent a montre que les caracteristiques de detection du dispositif complet (transducteur + capteur optique) etaient en theorie adaptees pour la detection de signaux neuronaux. Un premier prototype a ete entierement elabore et le procede de fabrication detaille. Des caracterisations optiques et electro-optiques ont ete menees, validant le fonctionnement meme du transducteur et sa fonction d'interrupteur optique variable electriquement controle. Le developpement d'une nouvel outil microfluidique charge d'approfondir les caracterisations et d'evaluer la capacite du dispositif a detecter un champ electrique local equivalent a un signal neuronal a ete entamee. La compatibilite du materiau en contact avec les neurones a ete evaluee et validee.