Chromatographie cellulaire d'affinité : étude expérimentale des mécanismes de capture spécifique et implications pour un développement industriel

Cell affinity chromatography : experimental study of specific capture mechanisms and implications for industrial development

• Auteur / Autrice : Julie Brouchon
• Direction : Jérôme Bibette, Jean Baudry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie
• Date : Soutenance le 11/09/2015
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Colloïdes et Matériaux Divisés
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Annie Viallat, Fernando Leal Calderon, Valérie Pichon, Marco Cavallari, Luc Douay

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biotechnologie

Chromatographie

Mots clés libres

Chromatographie

Tri cellulaire

Affinité

Purification cellulaire

Capture spécifique

Cinétique de capture

Chromatography

Specific cell capture

Résumé

Cette thèse a pour objectif le développement d'une technologie de tri cellulaire reposant sur le principe de la chromatographie d'affinité, pour des applications médicales. Pour cela les mécanismes gouvernant la capture spécifique des cellules dans une colonne chromatographique ont été étudiés. Dans un premier temps une étude sur un système modèle met en évidence le rôle prépondérant de l'étape de transport permettant la rencontre entre les cellules et la surface de capture. Le transport est principalement assuré par la sédimentation des cellules. Cela implique que la vitesse d'écoulement dans la colonne est un paramètre déterminant pour optimiser cette étape de rencontre. La capture de cellules est ensuite étudiée dans son ensemble : la rencontre et la formation du lien spécifique. Selon la vitesse d'écoulement deux régimes se distinguent. Pour des vitesses inférieures à 10-3 m.s-1 la cinétique de capture est gouvernée par la cinétique de rencontre. Pour des vitesses plus élevées toutes les rencontres n'aboutissent pas à une capture spécifique. La cinétique de capture est alors limitée par le transport et par la formation du lien. Cette étude expérimentale permet de dimensionner la technique de tri par chromatographie selon les besoins de l'application considérée. En particulier le tri à grande échelle (jusqu'à 1012 cellules) par chromatographie d'affinité est envisageable en ce qui concerne la durée de séparation et les dimensions de la colonne.

Development of cell sorting system based on affinity chromatography for medical application is the goal of this thesis. We study mechanisms responsible for specific cell capture in chromatographic column. First an experimental study on system model emphasize the importance of the transport step, which allows the encounter between cells and surface of capture. Cell sedimentation in the main way of transport. That means flow velocity is a key parameter to optimize this transport step. Then the whole cell capture is studied : encounter and specific link formation. Depending on the flow velocity, there are two regimens. Until a velocity of 10-3 m.s-1, kinetics of capture is governed by encounter kinetics. For higher velocity, only fraction of encounters leads to cell capture. The capture kinetics depends not only on transport, but also on kinetics of formation of specific link. This experimental study allows us to design cell affinity chromatography depending on the need of each application. Especially, cell sorting at industrial scale is conceivable concerning the separation duration and column dimensions.