Instrumentation biomédicale et étude des applications sur des effets de champs magnétiques

par Huetzin, Aaron Pérez Olivas

Thèse de doctorat en Automatique

Sous la direction de Yasser Alayli et de Hongyu Guan.

Soutenue le 14-12-2015

à l'Université Paris-Saclay (ComUE) , dans le cadre de École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes de Versailles (LISV) (laboratoire) , Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (établissement de préparation de la thèse) et de Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes de Versailles (laboratoire) .

Le président du jury était Patrick Juncar.

Le jury était composé de Jorge Linares, Suat Topsu, Jorge Garcia.

Les rapporteurs étaient Patrick Meyrueis, Yskandar Hamam.

mots clés

• Instrumentation magnétique
• Biomédecine
• Stimulation magnétique
• Imagerie par résonance magnétique
• Génie biomédical
• Champs magnétiques -- Effets physiologiques
• Cellules

Résumé

La dynamique de culture de cellules peut être modifié lors de l'application de champs magnétiques fluctuants afin d’stimuler la prolifération et longévité de cellules mais sans affecter leur viabilité. Cela se fait avec les conditions expérimentales et paramètres optimales. Dans cette thèse je montre l’étude à différents types de cellules tels que l’Entamoeva histolitica et invadens, les lynphosites humains et l’HEK-293E pour obtenir quelques paramètres importants qui puissent nous permettre à mieux comprendre les effets subis par elles quand un champ magnétique est appliqué. L’objective de mon travail est d’étudier la culture de cellules et sa dynamique quand elle ressent un champ magnétique d’une certaine intensité, a une certaine fréquence, le nombre de fois d’application et les effets que le champ peut l’induire. Je considère aussi la concentration de fluides paramagnétiques dans le milieu de culture chargé d’amplifier l’effet de stimulation. Finalement, je parlerais de la conception d’une instrumentationcapable de pourvoir aux cellules les meilleures conditions de reproduction telle que la température, espace, distribution efficace du champ magnétique et sa forme de radiation. La conception d’une nouvelle instrumentation qui puisse tenir en compte des nouvelles variables est aussi traitée. Cette même instrumentation s’est révélée très robuste pour être aussi appliquée dans d’autres sujets d’étude biomédicale avec des faibles modifications. Son utilisation en diagnostique de dislocation de la hanche, la mesure de fréquences dans la région gastroesophagea pour étudier la dynamique du métabolisme.

mots clés

• Magnetic instrumentation
• Biomedicine
• Magnetic stimulation

Titre traduit

Biomedical Instrumentation and Study of Magnetic Field Effect Applications

Résumé

This thesis has the objective to determine the effect produced by weak magnetic field stimulation on the following types of cell cultures: Entamoeba histolytica, Entamoeba invadens, human lymphocyte, and HEK- 293T.Changes in cell’sproliferation and longevity without affecting their viability are thus studied. We intend to understand the effect produced by the magnetic field and gadolinium in the different levels of cell organization (organelle, macro molecules, and chemical reactions).We are mainly interested in asserting the behavior of cells in a controlled manner, for example when applying oscillating magnetic fields at different frequencies and time intervals as well as the addition of certain concentrations of super-paramagnetic fluid in the growing medium. Here I present effects on the cell motility of Entamoeba invadens cell cultures and the change in the natural cell behavior, such as controlled agglutination, cell movement velocity, membrane structural form. I also present the effects and dynamic responses on the growth of Entamoeba cells by applying an oscillating magnetic field in specific audio frequencies such as 100 Hz, 800 Hz, 1500 Hz, and 2500Hz, at six minutes time periodic intervals.