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.



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.


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.


Évolution expérimentale de réseaux d'interactions bio-moléculaires

Equipes :
LBC
Porteurs du projet :
Philippe NGHE
Année d'obtention :
2014

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.


Microfluidique digitale pour la croissance de microorganismes difficiles à cultiver

Equipes :
LCMD
Porteurs du projet :
BAUDRY
Année d'obtention :
2014

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.


Détection d’interactions protéine-protéine à l’échelle des protéines individuelles en cellules isolées : vers un diagnostic compagnon pour les thérapies ciblées de seconde génération

Equipes :
MMBM
Porteurs du projet :
S. Descroix
Année d'obtention :
2014

Une étude clinique récente a montré qu’une thérapie ciblée de nouvelle génération, le pertuzumab présentait un bénéficie clinique siginficatif dans la prise en charge des patientes atteintes d’un cancer du sein présentant certaines caractéristiques génétiques (HER2+). Cependant, cet avantage n’est que statistique, et il n’existe pas de biomarqueur prédictif de l’efficacité du Petuzumab, malgré les etudes translationnelles effectuées jusqu'à présent. Comme le pertuzumab cible spécifiquement l’interaction entre deux protéines, HER2 et HER3, l’étude des dimères HER2-HER3 semble une piste prometteuse, mais il n’existe pas actuellement d’outils permettant de le faire sur des prélèvements de patients. Dans le cadre du projet européen Diatools, l’équipe MMBM de l’Institut Curie a développé, en collaboration avec l’Université d’Uppsala, une méthode microfluidique permettant quantification d’interactions protéines-protéines à l’échelle de la cellule individuelle, par la technique de « PLA » (ligation par proximité). Le but du présent projet est d’appliquer cette technique à la quantification des dimères HER2-HER3, de la valider sur des prélèvements tumoraux (cytoponction, puis sur des cellules tumorales circulantes) issus d’une cohorte de patientes traitées a l’institut Curie dans le cadre d’un protocole d’évaluation du Pertuzumab. En cas de succès, cela permettra d’identifier les patientes à qui ce traitement sera bénéfique, au début du traitement mais aussi en cas d’échappement thérapeutiques, qui constituent la majorité des causes de décès. Au delà de cette application médicale importante, il s’agit de la première méthode capable d’énumérer des interactions protéines-protéines à l’échelle de la molécule individuelle au sein de cellules, qui aura donc de nombreuses autres retombées en recherche et en clinique.


32 projets.