Protection par revêtements autodécontaminants contre la biocontamination des surfaces

Le projet PROBIO-ES proposé s’intègre dans la thématique de défense prioritaire « biologie, santé, NRBC » et notamment les sous-thèmes protection et décontamination. Il a pour but de développer des surfaces autodécontaminantes pour plusieurs applications terrestres et notamment NRBC, mais également spatiales. Le projet a d’ailleurs été présélectionné par le CNES pour l’attribution d’une 1/2 allocation de thèse. En effet, dans le contexte des vols habités vers des destinations éloignées telles que l'orbite terrestre basse, la Lune et éventuellement Mars, la contamination biologique représente une menace significative pour la santé de l'équipage et la préservation des équipements spatiaux. La microflore transportée par l'équipage dans les habitats clos constitue une préoccupation inévitable, accentuée par les périodes prolongées d'isolement et de dépendance des systèmes de support de vie en boucle fermée. Outre les risques pour la santé des astronautes, la biocontamination peut endommager les équipements critiques à bord des vaisseaux spatiaux. Les micro-organismes, exposés à l'environnement spatial, peuvent développer une résistance et muter, transformant les microbes bénins en agents pathogènes. Afin d'atténuer ces risques, des mesures efficaces, telles que des systèmes de filtration et des surfaces autodécontaminantes limitant la prolifération bactérienne, doivent être mises en place. L'expérience MATISS (2016-2024) a exploré l'utilisation de revêtements hydrophobes pour réduire la biocontamination à bord de l'ISS, mais des améliorations sont nécessaires. Cette thèse collaborative entre le SyMMES et le CEA-Leti à Grenoble vise à développer des couches antimicrobiennes durables sans substances nocives, utilisant une nouvelle méthode de dépôt par plasma atmosphérique froid, adaptée aux grandes surfaces. Le projet PROBIO-ES est donc complètement en adéquation avec les axes prioritaires de la thématique « biologie, santé, NRBC » de l’appel à projet AID 2024.

Dispositif de Monitoring du liquide interstitiel couplant microaiguilles creuses et microfluidique capillaire

Le liquide interstitiel (ISF) est le fluide qui occupe l'espace entre les capillaires sanguins et les cellules. L’ISF est constitué principalement d’eau, sels, sucres, hormones, neurotransmetteurs, CO2 et acides gras. Il est particulièrement intéressant puisqu’il est décrit comme un filtrat du plasma mais plus accessible que le sang pour un suivi en continu. Le monitoring en continu de l’ISF est visé par exemple pour le suivi du cortisol (marqueur du stress, dont le rythme circadien rend le suivi en continu très intéressant), les hormones sexuelles (PMA) ainsi que d'autres biomarqueurs permettant le suivi de l'état de santé d'un patient. L’objectif de cette thèse est de réaliser un dispositif porté de prélèvement de l'ISF, qui co-intègre des microaiguilles creuses biocompatibles voir résorbables et une partie microfluidique capillaire. A terme, ce type de système sera combinable avec différents types de capteurs en sortie de fluidique. Trois verrous et points de vigilance devront être abordés dans cette thèse : (a) Un des verrous principaux réside dans la gestion des très faibles débits en microfluidique passive (débits de l’ordre du nL/min), (b)Technologiquement, le procédé de fabrication des microaiguilles creuses résorbables avec une gestion fine de l’état de surface de l’intérieur du canal (pour favoriser la capillarité) sera également un axe important de l’étude, (c) Enfin, le procédé sera évalué et amélioré au regard de l’éco-circularité.

Conception d’un nouveau microscope light-sheet pour le suivi temporel d’organoïdes sur puce

Nous proposons dans cette thèse de développer un système de microscopie de fluorescence light-sheet pour caractériser optiquement des organoïdes en 3D et en carte microfluidique. La thèse se concentrera sur la mise au point d’un light-sheet miniaturisé et multi longueur d’onde, qui marche directement dans un incubateur cellulaire et qui pourra être utilisé pour la visualisation et le suivi morphologique/fonctionnel d’objets 3D optiquement complexes et diffusants. Le début du travail sera de bien comprendre l’impact de la miniaturisation sur la mise en forme du faisceau d’excitation à différentes longueurs d’onde et sur la qualité des images. Ensuite, la mise en forme du faisceau d’excitation pour aller le plus profondément possible dans l’échantillon biologique d’intérêt sera évaluée. Le système sera ensuite caractérisé en incubateur pour le suivi temporel des organoïdes sur puce et la caractérisation du système biologique vivant. Nous nous concentrerons principalement sur deux échantillons : des organoïdes pancréatiques en puce microfluidique et des organoïdes de cerveau en 3D. L’objectif sera de réaliser une imagerie pour permettre, en collaboration avec les biologistes, un suivi temporel de marqueurs spécifiques en fluorescence directement dans un incubateur cellulaire. Ce travail nous permettra de proposer des pistes d’intégration de fonctions optiques à l’intérieur d’une carte microfluidique pour le suivi 3D morphologique et fonctionnelle d’organoïdes sur puces.

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