Université PSL

Les projets de recherche

L’IPGG offre des financements postdoctoraux pour des projets où la microfluidique joue un rôle central au sein des équipes de recherche membres de l'IPGG.

Nous mettons un accent particulier sur les projets "à haut risque scientifique", ceux qui sont difficiles à financer par les sources habituelles (ANR, etc.).

Nous donnons la possibilité de nous proposer plusieurs thèses pour un seul projet au sein de différents laboratoires de l’IPGG.

Nous souhaitons soutenir un ou deux projets de plus grande ampleur pour lequel, grâce à une synergie mise en œuvre au sein de l’IPGG, il sera possible de relever des défis d’envergure.



Formation et propagation de kystes rénaux : étude dans un système multitubes biomimétique

Equipes :
MMBM
Porteurs du projet :
Coscoy S., Descroix S., Demolombe S.
Année d'obtention :
2016

Notre projet consiste à reproduire les contraintes mécaniques induites par les kystes en expansion sur les cellules épithéliales quiescentes, qui entrent ainsi dans un cycle prolifératif, conduisant à la naissance de nouveaux kystes. Ce phénomène « boule de neige » conduit à l’insuffisance rénale chez les patients atteints de la néphropathie héréditaire la plus fréquente, la Polykystose Rénale Autosomique Dominante (ADPKD). Nous aborderons des aspects éminemment novateurs de cette spirale kystique en développant, à l’aide d’approches de microfabrication et de microfluidique originales, un système biomimétique de multi-tubes parallèles déformables, mimant l’organisation physiologique des tubules et leur compression par des kystes en développement. Nous caractériserons les événements impliqués dans les déformations tubulaires et la génération de nouveaux kystes par des approches d’imagerie quantitative et de transcriptomique sur cellule unique.


Etude de l’influence de la réologie interfaciale pour la microfluidique digitale

Equipes :
MMN
Porteurs du projet :
Marie-Caroline Jullien
Année d'obtention :
2016

Les écoulements multiphasiques sont présents dans de nombreux procédés industriels (cosmétique, agro-alimentaire, matériaux) et sont largement étudiés depuis plusieurs décennies. L'émergence de la microfluidique, issue des technologies de la microélectronique, a permis un essor notable des études de ces écoulements aux échelles micrométriques en fournissant des systèmes modèles, tant pour des systèmes denses (mousses, émulsions), que des systèmes dilués (bulles, gouttes). Leur étude fournie à la fois des questions fondamentales riches et des potentiels d'application substantiels. La question posée est l’influence de la nature du tensioactif utilisé (soluble ou non) sur la dynamique de ces objets. Après avoir montré qu’un système dense modèle (mousse micrométrique) ne permet pas de dégager de loi explicite, nous proposons d’étudier la dynamique d’un système modèle : une goutte. Les résultats obtenus auront un impact significatif dans la communauté de la microfluidique digitale mais aussi de manière plus générale pour l’ensemble des communautés utilisant des émulsions denses.


Modèle biomimétique d'un "rein sur puce" pour la nanofiltration

Equipes :
MICROMEGAS
Porteurs du projet :
Lydéric Bocquet
Année d'obtention :
2016

The vivid need in fresh water is one of the main challenges now faced by humanity. Water desalination and water recycling involve costly separation processes in terms of energy. The domain has been boosted over the last two decades by the progresses made in membrane technologies for water purification, such as reverse osmosis or nano- and ultra- filtration [1], and more recently by the possibilities offered by nanoscale materials, such as graphene or advanced membranes [2, 3]. However, a necessary step for progress requires out-of-the-box ideas beyond sieving separation principles.
In this projet our aim is to fabricate a biomimetic device mimicking one of the most efficient filtration devices: the kidney [4]. We showed recently in a theoretical investigation, see Ref. [5], that the central piece of the kidney filtration, the U-shaped loop of Henle, is designed as an active osmotic exchanger: accordingly, the waste is separated from water and salt via a symbiotic reabsorbtion, with salt playing the role of an ”osmotic activator” [5]. Beyond, we showed that this design allows to operate at a remarkably small energy cost, typically one order of magnitude smaller than traditional sieving processes like nanofiltration, while working at much smaller pressures.
Taking a biomimetic perspective, we now want to take inspiration from this design and fabricate experimentally a microfluidic artificial counterpart of the kidney filtration process. The design will rely on existing microfabrication technologies and membranes, and use only electric fields as driving forces. This will allow to explore systematically the performance of such a osmotic exchanger in terms of separation of species. Various extensions will be considered. Such a ”kidney on a chip” could be used for compact and low-energy artificial dialytic systems. It also points to new avenues for efficient separation processes and advanced water recycling.


Protoplastes de plantes sur puces : cellules, polarité et ontogenèse

Porteurs du projet :
J. Fattaccioli – JC Palauqui
Année d'obtention :
2016

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.


Développement d’un laboratoire sur puce pour la protéomique intégrant focalisation isoélectrique, digestion enzymatique et détection par spectrométrie de masse

Equipes :
SEISAD
Porteurs du projet :
A. Varenne, MC Jullien
Année d'obtention :
2016

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.


Capsules hybrides d’hydrogels pour la culture cellulaire 3D

Equipes :
LCMD
Porteurs du projet :
Bremond
Année d'obtention :
2015

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.


Ingénierie de gradients biochimiques intra- et extracellulaires pour analyser la prise de décision cellulaire durant la migration

Equipes :
LOCCO
Porteurs du projet :
Mathieu Coppey et Maxime Dahan
Année d'obtention :
2015

La migration d’une cellule mammifère dans un tissu complexe nécessite la détection et l’interprétation de nombreux signaux chimiques et physiques distribués dans l’environnement. Afin de se diriger convenablement, la cellule doit amplifier certains signaux, en filtrer d’autres, ou prendre une décision relative à la combinatoire des signaux présents. Pour mieux comprendre quantitativement les processus intracellulaires impliqués dans ces taches, nous développons des outils permettant de contrôler le microenvironnement cellulaire et permettant de perturber les activités biochimiques intracellulaires. Notre projet repose sur la mise en place de systèmes expérimentaux simplifiant l’analyse quantitative du processus de migration. Dans un premier temps nous étudierons la sensibilité de la cellule lors de l’initiation de la migration. Nous utiliserons un microenvironnement contrôlé pour que la cellule n’ait initialement aucun indice de direction et nous appliquerons des perturbations optogénétiques pour induire des gradients de signalisation intracellulaire imposant à la cellule une direction privilégiée. Dans un second temps, nous étudierons la robustesse de la migration. Nous imposerons un axe de migration via l’environnement cellulaire en utilisant des outils de microfluidique et de photopatterning pour générer des gradients de molécules attractives. Nous perturberons ensuite cet axe en appliquant un gradient orthogonal de signalisation intracellulaire par optogénétique.


Microfluidique et pathologies périnatales

Equipes :
MMBM
Porteurs du projet :
Stephanie DESCROIX
Année d'obtention :
2015

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.


Une nouvelle classe de tensio-actifs magnétosensibles pour l’actuation magnétique d’opérations microfluidiques : de la preuve de concept aux dispositifs autonomes

Porteurs du projet :
D. Baigl, S. Rudiuk, M. Morel, J.-L. Viovy, S. Descroix
Année d'obtention :
2015

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.


Milli-réacteur plasma diphasique pour la valorisation du méthane

Equipes :
2PM
Porteurs du projet :
Stephanie OGNIER
Année d'obtention :
2015

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.


36 projets.