Pack démarrage INNOFLOW

La façon dont les suspensions colloïdales de nanoparticules (NP) pénètrent les tissus biologiques est cruciale pour deux familles de situations. Lors du recours aux NP comme agents de contraste en imagerie, une distribution homogène est requise. En nanomédecine, on vectorise des médicaments via des NP, dont la pénétration au cœur des tissus ciblés reste un challenge [1]. L’effet des NP sur le tissu est aussi déterminant : les agents d’imagerie ne doivent pas modifier ses propriétés, alors que les nanovecteurs chargés en agent thérapeutique visent à altérer le tissu ciblé. Des outils adaptés à l’étude de ces comportements (pénétration de NP et effets via le remodelage tissulaire) sont nécessaires. Pour limiter les tests animaux, les méthodes in vitro se développent. En premier lieu les cultures cellulaires en monocouche (2D), cependant peu comparables à l’in vivo. Des modèles cellulaires plus sophistiqués visent à reproduire les conditions physiologiques (modèles 3D appelés sphéroïdes, flux de nutriments, contraintes mécaniques). La microfluidique est une technologie centrale dans leur développement [2]. Imager ces modèles cellulaires est cependant un challenge : structure 3D, dynamique, présence d’un flux. Les nanoparticules à Upconversion (UCNP) sont en plein essor car leurs propriétés uniques de luminescence répondent à ces défis d’imagerie [3] : imager profondément en 3D en limitant l’absorption des tissus. Les UCNP sont capables d’une fluorescence « anti-Stoke » : excitables à 980 nm (grâce aux ions ytterbium), elles émettent à des longueurs d’onde qui dépendent des ions dopants (475 nm et 802 nm pour le thulium). La combinaison ytterbium/thulium est une bonne candidate pour l’imagerie en profondeur du vivant car elle opère dans la première fenêtre de transparence biologique. En outre, cela permet de s’affranchir de l’autofluorescence et de la phototoxicité. Dans ce contexte, nous avons obtenu une bourse de thèse en répondant à un appel mixte UFT-MIP/ Région Occitanie (appel ADI 20-21). L’objectif de la thèse est de développer une puce microfluidique qui quantifiera par luminescence la pénétration sous flux de différentes nanoparticules dans un modèle de tissu biologique, et mesurera leur effet sur le comportement mécanique du tissu. La thèse sera décomposée en trois tâches. Mise au point des outils : puce microfluidique (1) et nanoparticules aux propriétés optiques adaptées (2), suivies d’études systématiques (3). Ce projet est éminemment interdisciplinaire puisqu’il s’étend de l’ingénierie jusqu’à la biologie des sphéroïdes, en passant par la synthèse de nanoparticules. Il reposera sur une étroite collaboration entre deux laboratoires de la fédération FERMAT : le laboratoire des IMRCP (encadrant : Clément Roux) où seront synthétisées les nanoparticules à upconversion, et le LAAS-CNRS (encadrant : Pierre Joseph) où seront produites les puces et où seront menées les études des sphéroïdes.