Élaboration d’un système in vitro de suivi en continu par spectroscopie d’impédance électrique de l’infection d’une lignée de cellules cancéreuses par un protozoaire parasite : Cryptosporidium parvum

par Alfred Dibao-Dina

Thèse de doctorat en Micro et nanotechnologie, Acoustique et Télécommunications

Sous la direction de Vincent Senez et de Jérôme Follet.


  • Résumé

    Le Cryptosporidium est la principale cause d’épidémies d’origine hydrique provoquées par des protozoaires parasites dans le monde. Dans cette thèse, nous montrons qu’il est possible d’utiliser la spectroscopie d’impédance électrique pour obtenir in vitro des informations sur le cycle de vie du Cryptosporidium infectant des cultures cellulaires et pour quantifier l’infectivité d’un inoculum. Des cellules HCT-8 (adénocarcinome humain) ont été cultivées dans des puits contenant un réseau d’électrodes interdigitées planaires jusqu’à confluence pendant 76 heures, puis infectées par le Cryptosporidium parvum pendant 60 heures. La réponse impédimétrique a été mesurée entre 100Hz et 1MHz avec une période d’échantillonnage de 7min. Au cours de l’infection, le signal d’impédance présente une série de pics distincts et reproductibles à 12, 23 et 31h post infection (PI) et de minima à 9, 19 et 28h PI. Une modélisation électrique par circuit équivalent révèle que ces variations peuvent être en partie expliquées par l’effet des interactions hôte-parasite sur les zones intercellulaires. En outre, nos données présentent pour la première fois un suivi en temps réel du développement précoce et homogène du parasite, où les phases de prédominance de formes invasives (i.e. zoïtes) et prolifératives (i.e. mérontes) s’alternent et sont respectivement observées aux pics et minima du signal impédimétrique. Finalement, en quantifiant l’amplitude de la réponse en impédance, nous montrons que ce dispositif peut également être utilisé comme un capteur d’infectivité, dont la réponse dès 12h PI s’avère au moins 4 fois plus rapide que d’autres techniques à l’état de l’art.

  • Titre traduit

    Conception of an in vitro system to continuously monitor by electrical impedance spectroscopy the infection of cancerous cell lines by a protozoan parasite : Cryptosporidium parvum


  • Résumé

    Cryptosporidium is the main origin of worldwide waterborne epidemic outbreaks caused by protozoan parasites. In this thesis, we show that an in vitro electrical impedance-based device is able to get insights on Cryptosporidium life cycle on a cell culture and to quantify sample infectivity. HCT-8 cells (human adenocarcinoma) were grown to confluency on interdigitated microelectrode arrays during 76 hours and then infected by Cryptosporidium parvum during 60 hours. The impedimetric response was measured at frequencies ranging from 100Hz to 1MHz and a 7min sampling period. As the infection progresses, the impedance signal shows a reproducible distinct succession of peaks at 12, 23 and 31h post infection (PI), and minima at 9, 19 and 28h PI. An electrical equivalent circuit modeling-based approach indicates that these features can be partly explained by the effects of host-parasite interactions on intercellular areas. Furthermore, our data present for the first time a real-time monitoring of early homogeneous parasitic stage development with alternating invasive (i.e. zoites) and proliferative (i.e. meronts) form predominances, observed respectively at peaks and minima in the impedimetric signal. Finally, by quantifying the magnitude of the impedimetric response, we demonstrate this device can also be used as an infectivity sensor as early as 12h PI, thus being at least 4 times faster than other state of the art techniques.


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