Développement d'un dispositif microfluidique de Déplacement Latéral Déterministe (DLD) pour la préparation d'échantillons biologiques, en vue de l'extraction de vésicules extracellulaires

Les vesicules extracellulaires (EVs) apparaissent depuis une dizaine d'annees comme de nouveaux biomarqueurs a fort potentiel pour des applications de biopsie liquide. En effet, les EVs portent la signature de leurs cellules emettrices, par le transport de materiel genetique et proteique cellulaire, qui peut etre exploite comme outil de diagnostic precoce. L’une des principales limitations actuelles a l'utilisation clinique des EVs est la difficulte a extraire ces nano-objets a partir de biofluides complexes et a standardiser les protocoles de preparation d'echantillon. En effet, de nouvelles technologies sont requises pour effectuer un isolement efficace, bas cout et rapide de sous-populations d'EVs, sans alterer leur integrite et a partir de faibles volumes d'echantillon. La technique microfluidique de Deplacement Lateral Deterministe (DLD) apparait comme une des technologies prometteuses pour atteindre ces performances grâce a une purification passive et sans marquage. Les dispositifs de DLD mettent en oeuvre un reseau de piliers generant un tri en taille des particules, et dont les parametres geometriques permettent de controler precisement le diametre de separation. Parmi les nombreuses applications de cette technologie dans le secteur biomedical, aucune ne permet pour le moment de realiser l'extraction complete d'EVs directement a partir du biofluide d'interet, sans etapes de purification intermediaires par centrifugation par exemple. Dans cette perspective, nos developpements technologiques ont pour but d'ameliorer la fiablilite, l'efficacite et l'integration des dispositifs de DLD. A partir d'etudes numeriques et experimentales, nous proposons ici de nouveaux modeles pour anticiper au mieux le comportement des particules lors de la conception de reseaux de DLD. Par ailleurs, dans une approche orientee systeme, nous proposons egalement un packaging fluidique des dispositifs de DLD. Plusieurs etapes de tri etant generalement requises pour la purification d’echantillons biologiques, nos developpements portent egalement sur la facon d’interconnecter ces modules au sein d'une configuration en serie. Deux applications biologiques sont adressees et demontrent la versatilite de la technologie de DLD : l'isolement de bacteries E. coli a partir de prelevements sanguins humains - en vue du diagnostic du sepsis - et l'extraction d'EVs dans des milieux de culture cellulaires - avec en perspective la detection d'EVs specifiques par biopsie liquide. L'etape de preparation d'echantillon ne peut etre dissociee de l'etape de caracterisation. C'est pourquoi, l'isolement des EVs devra dans un second temps etre couple a leur analyse au sein d'un dispositif integre, portable et autonome, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles perspectives vers l'application clinique des recherches actuelles sur les EVs.