Développement d’un microsystème intégrant les fonctions microfluidiques pour la caractérisation biophysique de cellules cancéreuses uniques ; MEMS device with built-in microfluidics for biophysical characterization of single cancer cells

Les cellules circulantes ont des tailles microniques (10-30 microns de diamètre), les microtechnologies présentent donc de multiples avantages dimensionnels pour les manipuler, les stimuler et les caractériser de manière individuelle. Cependant les dispositifs MEMS sont inopérants dans un environnement liquide conducteur pour y réaliser les caractérisations électriques et mécaniques. Afin de s’affranchir de cette limitation, cette étude propose de séparer la partie qui manipule la cellule dans son environnement biologique et les actionneurs et capteurs du MEMS réalisant les mesures électriques et mécaniques. De plus, pour augmenter le débit de caractérisation et permettre une bonne opérabilité, le dispositifs MEMS intègre directement le canal microfluidique dans lequel les cellules vont circuler.Cette thèse propose un dispositif original qui permet la mesure simultanée des caractéristiques électriques et mécaniques de cellules circulantes uniques. Dans un premier temps, différentes lignées cellulaires sont comparées sur la base de caractérisations mécaniques réalisées par AFM, une technique qui, ici, s’est avérée difficile à mettre en œuvre pour ces cellules circulantes. Ensuite, des nanopincettes en silicium (SNTs, Silicon Nano tweezers) ont été modifiées pour permettre la manipulation de cellules et ont permis de concevoir et tester les éléments de base du futur dispositif MEMS, les caractérisations réalisées par les SNT ont permis de distinguer des cellules connues pour avoir des potentiels métastatiques différents. Finalement, la conception du nouveau dispositif MEMS intégrant le canal microfluidique est détaillée. Les actionneurs et les capteurs du dispositif ont ensuite été optimisés pour améliorer la sensibilité des mesures et le dispositif complet a ensuite été validé par la manipulation et les mesures électriques et mécaniques de cellules uniques.Cette étude montre que les SNT sont capables de distinguer différentes lignées cellulaires par leur propriétés mécaniques. En exploitant la topologie des SNT, ...