Phénotypage innovant de la coagulation in vitro par indicateur fluorescent : aspects photophysiques théoriques et innovation instrumentale avancée

par Nicolas Lelievre

Thèse de doctorat en Ingénierie Cellulaire et Tissulaire

Sous la direction de Thomas Lecompte et de François Caton.

Soutenue le 23-06-2008

à Nancy 1 , dans le cadre de BioSE , en partenariat avec INSERM (Institut) .

Le jury était composé de Thomas Lecompte, François Caton, D. Drilhole, J. Felblinger.

Les rapporteurs étaient G. Bourg-Heckly, B. Polack.


  • Résumé

    L’exploration in situ de la génération d’activité thrombinique consiste en le suivi de l’hydrolyse d’un substrat indicateur de la thrombine (par fluorescence ou absorbance) : c’est la thrombinographie. Cette exploration permet un phénotypage in vitro intégratif de la coagulation, en présence de plaquettes et de fibrine pour la méthode fluorescente, et ses applications concernent aussi bien les états hypo- que hyper- coagulables, même s’ils résultent de coagulopathies complexes affectant à la fois le versant pro - que anti -coagulant. Ce travail représente la contribution technologique de l’unité INSERM U 734 en partenariat avec la société Diagnostica Stago. Par une approche théorique décrivant les phénomènes photophysiques survenant en thrombinographie, nous avons proposé un modèle (relation mathématique), basé sur des lois physiques, qui a permis de valider indépendamment la procédure de calibration du dispositif CAT (Calibrated Automated Thrombography), dispositif commercial le plus pertinent. Le modèle constitue aussi une méthode de calibration alternative, réalisable à partir de mesures de fluorescence à concentration fixe en fluorophore, pour les rares cas où la calibration CAT est mise en difficulté (présence dans le prélèvement d’un inhibiteur direct de la thrombine de faible masse moléculaire par exemple). En utilisant un conteneur réactionnel unitaire et des solutions technologiques innovantes dans un banc de mesure multi-canaux, différent de ce que proposent les dispositifs commerciaux, une reproduction indépendante des résultats CAT a pu être obtenue. La combinaison d’un conteneur réactionnel unitaire et d’un banc de mesure multi-canaux rend possible des entrées / sorties indépendantes dans le cycle de mesure pour chaque conteneur réactionnel utilisé. La calibration alternative est faite pour chacun des canaux de mesure. La cadence d’expérience pourra être ultérieurement augmentée par rapport aux dispositifs actuels et la participation de l’expérimentateur réduite autant que possible par une automatisation accrue.

  • Titre traduit

    Innovative in vitro coagulation phenotyping by means of a fluorescent indicator : theoretical photophysical aspects and advanced instrumental innovation


  • Résumé

    In situ investigation of thrombin activity generation consists in recording the hydrolysis of a thrombin substrate (either fluorigenic or chromogenic): it is named thrombography. That investigation allows an integrative in vitro phenotyping of the coagulation system, in presence of platelets and fibrin as far as the fluorigenic method is concerned, and its applications are hypo-, as well as hyper- coagulant states, even if they are the result of a complex coagulopathy disturbing the pro - and the anti -coagulant balance. The present work is the technological contribution of the INSERM unit U734, in collaboration with the Diagnostica Stago company. By means of a theoretical approach that describes the photophysical phenomena occurring during thrombography, a model (mathematical relation) based upon physical laws was obtained. It independently validated the calibration process of the CAT (Calibrated Automated Thrombography), which is currently the most relevant and used system for thrombography. The model can also be an alternative process for calibration, obtained by measuring the fluorescence at various but constant fluorophore concentrations, for the rare cases when the CAT calibration process is impaired (e.g. presence in the investigated sample of a direct thrombin inhibitor of low molecular weight). By means of an unitary disposable reagent container and innovative technological solutions in a multi-channel measurement bench, different from what is commercially available, an independent reproduction of the CAT results was obtained. By that combination, independent inputs / outputs in the cycle of measures for every used reagent container were made possible. Gauging of the independent channels was achieved by the alternative calibration. The experiment rate can be eventually increased compared to the available devices for thrombography and the human factor has to be decreased as much as possible by further automation.


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