L’IPGG offre des financements doctoraux ou postdoctoraux pour des projets où la microfluidique joue un rôle central au sein des équipes de recherche membres de l'IPGG.
La période actuelle est confrontée à des défis considérables pour la société, notamment dans les domaines de la santé, de l’énergie ou encore de l’environnement. L’innovation dans ces domaines nécessite des avancées scientifique et technologiques majeures.
L'Institut Pierre-Gilles de Gennes est en mesure de relever ce défi ambitieux. Son domaine de prédilection, la micro- et la nano-fluidique, est au cœur du progrès scientifique pour relever ces défis. L’Institut implique des équipes ayant une expertise reconnue au niveau international sur ces domaines.
Les derniers appels Open Call, High Risk ou encore Water & Energy visent à soutenir des projets portant une idée innovante dans le domaine de la nano- et micro- fluidique autour des thématiques scientifiques portées par l’IPGG. L’objectif de ces appels à projet est de développer des initiatives ambitieuses et d’ouvrir le spectre scientifique de l’IPGG.
Because a cellulosic wall encases plant cells, plant morphogenesis cannot rely on cell migration inside the organism: differentiation of a plant cell thus depends more on its spatial positioning within the tissue than its clonal origin. In addition to mechanical and chemical constraints, cells experience hormonal and metabolic fluxes that can be both inhomogeneous and polar, and drive differentiation. The understanding of the influence of these parameters on the fate of cells during plant development is crucial and necessitates the design of monitoring and observation techniques with a high spatio-temporal resolution. The aim of the project is hence to develop a microfluidic device as a tool to explore and decipher the synergetic role of various external constraints on the development of individual protoplasts: mechanical confinement, presence of a polarized flux of differentiation signals.
In the context of proteomics, there are still thousands of novel proteins to discover. Whereas classical protocols need various time consuming off-line steps, we propose herein to design an integrated lab-on-a-chip that will perform isoelectric focusing followed by protein digestion and finally mass spectrometry (MS) characterization. It will consist in (1) separating the proteins in function of their isoelectric point, (2) incorporating the focused protein zones into droplet microreactors including a digestive enzyme, (3) transferring the digested protein droplets into MS, either via a MALDI plate or an integrated ESI interface for MS. The development of such a lab-on-a-chip will bring a new path for proteomic sciences by proposing a rapid, on-line and low sample consuming protein characterization method.
Le LCMD a récemment développé une nouvelle stratégie de formation de capsules d’hydrogel à cœur liquide compatibles à la culture de cellules. L’utilisation de la technologie microfluidique permet une production en masse de ces compartiments et ouvre la voie vers des applications de criblage de tissus. L’objectif final du projet est d’amener la technologie à un tel niveau d’accomplissement qu’elle devienne un outil polyvalent et accessible pour la culture cellulaire en 3D dans des laboratoires de biologie, aussi bien académiques qu’industriels. Le succès de ce nouvel outil pour la culture cellulaire repose sur la possibilité d’implémenter une structure multicouches composées de bio-polymères, de diminuer la taille des capsules et enfin d’élaborer des stratégies microfluidiques pour manipuler les capsules et ainsi sonder en parallèle le devenir de nombreux tissus ou organoïdes in-vitro.
La cour des comptes a souligné récemment l'état alarmant de la périnatalité en France alors que les études internationales révèlent que la prématurité est devenue la première cause de mortalité néonatale. Dans ce contexte l'IPGG un institut unique en France dédié à la Microfluidique et la FCS PremUP réseau unique de recherche et de soins en périnatalité, ont décidé d'unir leurs efforts pour protéger la santé de la mère et du nouveau-né. Cet effort collaboratif réunissant des communautés scientifiques différentes permettra par la construction d'outils de microfluidique pertinents de mettre au point des biomarqueurs des pathologies de la grossesse et de nouvelles approches thérapeutiques dans les pathologies périnatales.
Ce projet a pour objectif de développer un nouveau concept d’actuation magnétique de systèmes microfluidiques basée sur l’implantation d’une nouvelle classe de tensio-actifs magnétosensibles. En exploitant pour la première fois la génération de gradients d’énergie interfaciale induits par un champ magnétique, nous proposons tout d’abord de générer et de contrôler magnétiquement le mouvement de gouttes d’eau ou d’huile, flottantes, immergées ou déposées sur un substrat solide. Ensuite, nous utiliserons cette stratégie pour piloter magnétiquement l’écoulement de fluides au sein de canaux microfluidiques et contrôler ainsi des opérations essentielles telles que le remplissage, le transport et le mélange microfluidique. Nous explorerons également des approches multimodales en développant des tensio-actifs photo-magnétosensibles ou en combinant notre approche avec des particules magnétiques. Enfin, nous intégrerons ce savoir-faire pour développer une nouvelle génération de dispositifs autonomes, portables, sans alimentation électrique et intégralement pilotés à l’aide d’aimants permanents miniatures.
The objective of the work is to synthesize liquid oxygenates fuels (mainly formaldehyde and/or methanol) by direct oxidation of methane in a two-phase plasma milli-reactor. Nowadays, the direct oxidation of methane is performed catalytically at high temperatures. The main difficulties of this process are related to the stability of the methane molecule and the reactivity of the oxygenate fuels which may be oxidized subsequently into CO and CO2, with the consequent drastic decrease in selectivity with the methane conversion rate. Using plasma gas-liquid millireactor will give the opportunity to produce formaldehyde at room temperature and trap it in-situ by absorption in a liquid phase, thus obtaining both high selectivity and conversion rates.
Au tout début de la carcinogenèse, une ou quelques cellule(s) subissent des mutations génétiques irréversibles. Les cellules ainsi transformées se retrouvent entourées de cellules normales. Il est aujourd’hui admis que l’environnement des cellules mutées, mais aussi les interactions avec leurs voisines normales jouent un rôle dans le devenir des cellules transformées. La question qui nous intéresse particulièrement est : comment les conditions environnementales jouent-elles sur la stabilité des cellules mutées ?
Pour répondre à cette question, nous utiliserons la culture de cellule en monocouche. Nous avons choisi d’étudier les cellules transformées par l’expression de l’oncogène ras, connu pour être suractivé dans de nombreux cancers. Notre stratégie est de contrôler, dans le temps et l’espace la localisation des cellules mutées au sein d’un tissu de cellules normales, dans un environnement où les propriétés mécaniques sont contrôlées. En parallèle, nous développerons un outil génétique permettant de moduler, par la lumière, l’intensité de la mutation, et ce, à l’échelle de la cellule individuelle. Notre but est de comprendre le rôle joué par l’environnement en déterminant les situations favorables ou non à la progression des cellules transformées.
Comment évoluent les réseaux d’interactions bio-moléculaires reste une question ouverte en raison d’un manque de systèmes expérimentaux appropriés. Nous proposons une approche innovante pour explorer le potentiel évolutif de réseaux, en combinant réactions ADN, microfluidique de gouttes et séquençage haut débit. Pour chaque expérience, nous créerons ~106 génomes combinatoires, par ADNs initiallement liés à des billes d’hydrogels puis libérés dans des gouttes après encapsulation. Les topologies des différents réseaux, les signaux d’entrée et de sortie seront codés sous la forme d’oligo-nucléotides, et intégralement quantifiés par séquençage grâce à une technologie de codes-barres ADN. L’échelle sans précédent de cette approche
(amélioration d’un facteur 104-105) permettra d’explorer la relation entre structure du réseau et fonction et d’identifier des contraintes évolutives, avec des applications à la biologie synthétique des systèmes de régulation.
Dans le contexte de la microfluidique digitale, dont le développement nécessite dans de nombreux cas la synchronisation de systèmes automatisés, nous avons montré que le confinement jouait un rôle crucial sur la vitesse des gouttes. Il paraît donc nécessaire de conduire des expériences systématiques afin de dériver un modèle global servant de référence pour prédire la vitesse des gouttes. Pour cela, nous souhaitons dans un premier temps caractériser le rôle de différents paramètres : rapport des viscosités, propriétés rhéologiques des surfactants et paramètres géométriques. Dans un second temps, nous étudierons le film de lubrification in situ (épaisseur, temps de vie, rhéologie interfaciale...) et fournirons un nouvel outil de mesure de pression de disjonction à la communauté physico-chimiste.
Les microorganismes qui ne sont pas cultivables représentent typiquement plus de 95% de la population microbienne, quel que soit leur milieu d’origine. L’accès à cette énorme diversité permettrait de mieux appréhender notre environnement naturel, mais aussi d’avoir accès par exemple à de nouveaux antibiotiques produits par ces microorganismes.
Ce projet se propose, par de nouvelles approches millifluidiques de criblage haut débit et de co-culture de microorganismes, de rendre cultivable une partie de cette diversité.
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