DS0412 - Innovation médicale, nanotechnologies, médecine régénérative, thérapies et vaccins innovants

Nouveaux Objets triDimensionnels Embarqués pour la Nano-analyse du Sang – NODENS

Microdispositif 3D intravasculaire pour la capture de biomarqueurs circulants rares.

Les cellules tumorales circulantes (CTC) sont des biomarqueurs d'intérêt diagnostic et pronostic. Mais ces cellules sont rares. Leur capture et caractérisation constituent encore aujourd'hui un réel défi technique. Les différentes approches proposées à ce jour, exploitent une capture immunologique ou physique à partir de volumes de sang très restreints. Le présent projet a été imaginé pour combler ce gap en proposant une technologie innovante de capture physique au sein-même du flux sanguin.

L'objectif de ce projet est de développer un microdispositif de capture 3D permettant la capture de biomarqueurs cellulaires rares directement au sein de la circulation sanguine.

Les objectifs initiaux du projet étaient d'apporter une réponse technologique pour développer un système de détection plus sensible et spécifique que les systèmes actuels en tirant partie des caractéristiques physiques des CTC et d'une capture intravasculaire, directement au sein de la circulation sanguine. Le défi étant de pouvoir capturer un nombre significatif de CTC viables, sans a priori, en d'autres termes avec une représentativité fiable de l'ensemble de la population. Pour répondre à ce défi, le présent projet vise d'une part à concevoir, à fabriquer et à intégrer un système de capture à 3 dimensions permettant de répondre à ces critères, en utilisant une technologie d'écriture directe par laser. D'autre part, l'objectif est d'optimiser et de valider ce système sur un banc fluidique reproduisant les conditions in vivo, avant d'envisager une validation préclinique (sang de patients, modèles animaux).

Pour fabriquer les microdispositifs de capture, nous utilisons une technique d'écriture directe par laser (équipement disponible au sein de la centrale technologique du LAAS-CNRS, réseau RENATECH). Pour les validations in vitro, nous utilisons des bancs fluidiques fabriqués par réplication polymérique de moules pré-structurés. Enfin, les microdispositifs sont caractérisés par imagerie optique temps-réel, imagerie confocale et microscopie électronique à balayage.

- Mise en place d'une plateforme fluidique reproduisant les conditions de flux in vivo (en termes de dimensions, de pression, et de débit de la veine basilique), adossé à sa modélisation, permettant de valider avant fabrication, l'impact de toute modification structurale ou conceptuelle sur la capture de CTC
- Capture de cellules cancéreuses prostatiques à partir de sang complet, non traité, en quelques minutes. Les cellules capturées sont viables et peuvent être remises en culture.
- Intégration réussie des dispositifs de capture à des prototypes d'insertion au travers de cathéters médicaux pour des tests in vivo (chez le petit animal). Ces prototypes sont en cours de validation sur banc fluidique et les expériences chez l'animal sont prévues pour Juillet 2017.

Ce projet s'inscrit dans la problématique de médecine personnalisée. L'utilisation du dispositif in vivo permettra une capture sans a priori des CTCs directement dans leur environnement natif avec une meilleure représentativité . Leur manipulation ex vivo a posteriori permettra leur quantification et leur analyse en vue d'une évaluation du risque métastatique, d'un meilleur suivi des traitements mais également d'un diagnostic précoce du cancer dans le contexte clinique.

- Brevet: PCT/FR2016/050218

Dans le domaine qui couple les micro/nanotechnologies avec les sciences du vivant et les techniques analytiques, l’utilisation de dispositifs avancés en tant que biocapteurs ultra-sensibles est désormais dans une phase de transfert vers le terrain applicatif de la médecine. L’attente du milieu médical vis-à-vis de ces technologies nouvelles se situe dans la sensibilité et la spécificité de ces dispositifs qui pourraient permettre le diagnostic précoce et le suivi de nombreux dérèglements par le biais de la détection dans le sang de concentrations extrêmement faibles de biomarqueurs d’intérêt. Les biomarqueurs qui seront ciblés dans ce projet sont les cellules tumorales circulantes. Dans ce contexte, ce projet consiste à fabriquer un microdispositif ou microfiltre 3D embarqué in vivo au sein de la circulation sanguine pour capturer les cellules d'intérêt avec un temps de réponse court et une grande spécificité. Les cellules vivantes ainsi recueillies seront ensuite analysées à l'unité et de manière ex vivo en utilisant une plateforme de microfluidique digitale.

Coordinateur du projet

Madame Aline CERF (Centre National de la Recherche Scientifique - Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systemes)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CNRS/LAAS Centre National de la Recherche Scientifique - Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systemes

Aide de l'ANR 271 128 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2015 - 48 Mois

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