Microgoutelettes comme microréacteurs en systèmes microfluidiques (Microfluidic microdroplet microreactors) – MIMI

La miniaturisation a été une des étapes déterminantes dans l'avancée des technologies. En électronique et en informatique, le nombre de transistors par circuit intégré a quasiment doublé chaque année depuis 1961, conduisant à des processeurs tels que l'Intel Pentium 4, qui contient 42 millions de transistors et fonctionne à une fréquence de 3.2GHz, procurant une puissance informatique impressionnante. Malheureusement, d'autres domaines n'ont pas été touchés de la même façon. La technologie dite « Microgouttelettes » constituera une avancée similaire en termes de miniaturisation, mais sera applicable à la biologie, la chimie et la recherche thérapeutique. Miniaturiser le volume des réactions biologiques et chimiques, en augmentant considérablement la cadence et donc le nombre des opérations conduites sur ces microvolumes, constitue le cœur de notre démarche. Chaque expérience sera réalisée dans un volume microscopique indépendant et mobile, un milliard de fois plus petit que celui utilisé pour un test conventionnel. Ces gouttelettes seront formées, manipulées et analysées dans un système microfluidique, constitué d'un réseau de canaux microscopiques à travers lesquels les gouttelettes vont circuler portées par un flux d'un composant hydrophobe et immiscible. Les gouttelettes seront générées, analysées et éventuellement triées à 10KHz (10,000 par seconde). Ces dispositifs microfluidiques permettront de produire, fusionner, diviser, incuber et trier les microgouttelettes. Nous voulons démontrer l'impact de cette approche dans trois domaines : (i) l'évolution dirigée des protéines, et plus particulièrement, pour développer des catalyseurs optimisés pour leur utilisation dans des piles à combustible biologiques. (ii) le criblage à haut débit en recherche thérapeutique, afin de cribler des banques de composés pour la découverte de nouveaux agonistes ou antagonistes pour les récepteurs nucléaires. Nous utiliserons la possibilité de fusionner les gouttelettes pour cribler des paires de composés à partir des banques et ceci avec toutes les combinaisons possibles, ce qui est impossible à ce jour. (iii) la synthèse organique, pour synthétiser des composés à façon, analysés ensuite en ligne dans le système microfluidique en utilisant les systèmes de criblage décrits plus haut. Nous développerons également une nouvelle approche pour le stockage et la manipulation de composés. Les composés seront initialement émulsionnés un à un, donc logés au sein de gouttelettes distinctes, où ils seront stockés, toujours sous la forme d'une émulsion, qui constituera la banque. Pour utiliser la banque, les gouttelettes seront re-chargées dans le dispositif, où elles pourront subir de multiples opérations et en particulier être analysées sous différentes conditions. Nous développerons des stratégies d'étiquetage pour identifier les composés stockés.