Propriétés optiques, organisation moléculaire et manipulation optique des interfaces de microgouttes
La microfluidique en gouttelettes offre de grandes perspectives dans de nombreux domaines scientifiques et industriels (principalement en biologie et en biotechnologie). Il faut cependant acquérir une compréhension approfondie des processus dynamiques complexes à l’interface des gouttelettes et du fluide porteur (huile). Dans le cadre de cette thématique, nous nous sommes intéressés de manière plus spécifique, au développement d’une nouvelle approche optofluidique permettant une meilleure analyse de la dynamique et de l’organisation moléculaire aux interfaces des gouttelettes dans l’écoulement microfluidique.
Une deuxième étude porte sur la détection et l’analyse en temps réel des propriétés optiques de l’interface afin de mieux comprendre sa construction, sa dynamique et l’organisation moléculaire dans l’écoulement hydrodynamique. Nous avons pour cela mis au point un système original de détection très sensible à large bande, utilisant un réflecteur parabolique ne nécessitant pas l’utilisation de filtres dichroïques, ce qui a conduit à une détection en temps réel ultra-sensible de la photoluminescence des gouttelettes sur une large plage spectrale. Nous avons mis en évidence pour la première fois l’apparition d’une émission anti-Stokes, thermiquement activée (hot band émission), localisée principalement au niveau de l’interface. Ce dispositif peut constituer un nouvel outil puissant d’analyse permettant de détecter et d’étudier les interfaces liquides avec une très grande résolution spatiale, temporelle et spectrale sans recourir à des techniques complexes d’imagerie et de microscopie optique.
Projets dU-FAST «digital Ultra Fast Antibiotic Susceptibility Test»
L’obtention rapide d’un antibiogramme est un enjeu majeur dans la prise en charge d’un patient confronté à une infection bactérienne notamment en cas de sepsis Ce projet vise à développer une technologie innovante, récemment brevetée par Dominique Fourmy, de la mesure de la sensibilité des bactéries aux antibiotiques vers une application de test « point-of-care » rapide, sensible, et versatile pour fournir un antibiogramme en moins d’une heure. Porté conjointement par Dominique Fourmy du laboratoire LBPA (laboratoire de biologie et de pharmacologie appliquées, ENS Paris Saclay) et par moi-même au sein de LUMIN, ce projet a pour objectif de développer une nouvelle approche optofluidique pour la réalisation d’antibiogrammes de manière beaucoup plus rapide que les solutions actuelles. Celles-ci sont basées sur la détermination de concentration minimales inhibitrices (MIC) de la croissance bactérienne par un panel d’antibiotiques, ce qui requiert la mise en culture des bactéries issues des échantillons biologiques, et nécessite 2 à 3 jours (temps incompressible de croissance bactérienne) avant d’obtenir un résultat. Il faut cependant développer des solutions plus rapides dans le cas des SEPSIS (choc septique), où une intervention très rapide (moins d’1h) est nécessaire pour sauver la vie du patient. Actuellement la méthode thérapeutique consiste à administrer un cocktail d’antibiotiques à large spectre, ce qui permet d’augmenter les chances de cibler l’agent infectieux avec le bon antibiotique mais contribue à l’apparition de bactéries multi-résistantes. A noter également qu’un décès sur 5 au niveau mondial est lié au SEPSIS avec une fréquence en augmentation.
Financement obtenus : Programme Prématuration CNRS (164 k€), Institut d’Alembert (20 k€) et Programme PASREL (Univ. PS, 20 k€).