Développement d'un système de microfluidique de gouttes pour l'analyse d'échantillons complexes

La microfluidique de gouttes est une technologie qui possède un très grand potentiel pour la miniaturisation et l’automatisation des méthodes bioanalytiques conventionnelles. En effet, les nombreuses fonctionnalités présentes en microfluidique de gouttes, telles que la fusion, le tri et l’encapsulation de cellules, permettent de reproduire des protocoles bioanalytiques standards sur de très petits volumes avec des avantages tels que la diminution de la consommation d’échantillon et de réactifs et la diminution du temps d’analyse. Au cours de cette thèse, nous avons développé les protocoles pour deux types d’analyse biologique utilisant la manipulation de particules magnétiques en gouttes de 100 nL.Le premier projet a porté sur l’analyse multiomique de cellules uniques. Nous avons conçu un protocole en microfluidique de gouttes permettant la séparation de l’ARNm et l’ADN d’un échantillon complexe : du mélange d’ADN et d’ARN pré-purifiés à une suspension de moins d’une dizaine de cellules entières. A chaque étape, les performances du système en gouttes ont été évaluées et les résultats comparés avec les extractions effectuées en tubes de manière non-microfluidique. Les résultats obtenus sont prometteurs car ils démontrent pour la première fois dans un tel dispositif la séparation séquentielle de l’ADN et de l’ARNm à partir de lysat cellulaire ou de quelques cellules entières encapsulées et lysées en gouttes.Le second projet concerne la préparation d’échantillon en gouttes pour l’analyse par spectrométrie de masse MALDI-TOF. Ce projet a été mené en collaboration avec des chercheurs du CEA Saclay qui ont montré qu’il y a un intérêt important à déposer les échantillons sur des plaques MALDI sous forme de gouttes pour augmenter la sensibilité de détection grâce à un effet de concentration. Nous avons mis en place un système automatisable qui permet de coupler la microfluidique de gouttes à la spectrométrie de masse MALDI-TOF : de la digestion enzymatique supportée en goutte au dépôt sur plaque avec pré-concentration de l’échantillon cristallisé. Le développement a été fait avec le lysozyme comme protéine modèle et notre protocole permet d’identifier la protéine par empreinte de masses peptidiques à partir de 200 fmol de protéine avec une bonne fiabilité. Droplet microfluidics is a technology with a huge potential for miniaturization and automation of conventional methods in bioanalysis. Indeed, droplet microfluidics has many functionalities, such as merging, sor