Laboratoires-sur-puces et billes magnétiques auto-organisées pour l'analyse de cellules et d'ADN

par Antoine-Emmanuel Saliba

Thèse de doctorat en Interdisciplinaire pour le vivant

Sous la direction de Jean-Louis Viovy.

Soutenue en 2009

à Paris 6 .

mots clés

• Microfluidique
• Laboratoires-sur-puces
• Billes magnétiques
• Cellules tumorales circulantes
• Pré-concentration d’ADN

Résumé

Nous présentons deux dispositifs microfluidiques, aussi appelés Laboratoires-sur-Puces, fondés sur deux technologies : la microfluidique et les billes magnétiques. Un premier laboratoire-sur-puce est dédié à la recherche de cellules tumorales circulantes. Les billes magnétiques sont auto-organisées sur un dépôt magnétique de ferrofluide obtenu par tamponnage moléculaire et les cellules sont séparées sur la base de protéines de membranes à leur surface. Les expériences menées établissent les performances de rendement et de pureté de la séparation cellulaire. On démontre que les cellules capturées peuvent être remises en culture. Comme validation clinique, ce système a été utilisé pour le typage de cellules tumorales circulantes lymphoïdes issues de leucémies et de lymphomes à l’aide de microscopie confocale à haute résolution. Un deuxième laboratoire-sur-puce a été utilisé pour la recherche de bactéries infectieuses. Un module de concentration d’ADN a été mis en place à l’aide de billes magnétiques organisées en réseau très dense de billes. L’ADN est retenu par sa charge sur les billes à faible pH et élué par augmentation de pH. La preuve de concept du système est apportée.

Titre traduit

Lab-on-chip and self-assembling of magnetic beals for cell and DNA analysis

Résumé

We present here two microfluidic lab-on-chip devices based on self-organization of magnetic beads for biological analyses. The first one is dedicated to Circulating Tumor Cells (CTC) sorting. Magnetic beads are self-organized on a magnetic ferrofluid pattern obtained by micro-contact printing. Magnetic beads, coated with an antibody directed against a cell membrane antigen, form a tridimensional array of columns. Experiences measure the yield and specificity of the cell separation. Also this system was used to culture lymphocytes. As clinical validation, this system was used to immunophenotype leukemia and lymphoma cells coupled with high resolution imaging. A second system has been used to infectious bacteria detection. A technological module for DNA preconcentration was demonstrated using closed packed magnetic beads. DNA was retained by electrostatic interaction at low pH and eluted at basic pH. The proof of principle of this system is established.