Alexis LEFEVRE : "Conception et commande en boucle fermée de dispositifs de contrôle de trajectoires de cellules biologiques basé sur un actionnement par diélectrophorèse"

Résumé : L'étude de cellules biologiques uniques est un besoin croissant en biologie. Cela nécessite des méthodes de déplacement et d'analyse de cellules individuelles. Ce manuscrit propose d'exploiter la diélectrophorèse comme moyen d'actionnement, afin de contrôler la trajectoire de cellules et plus largement d'objets micrométriques dans des puces microfluidiques. Il propose des méthodes de modélisation et de commande permettant de contrôler la trajectoire en boucle fermée de micro-objets malgré la forte non-linéarité et la grande dynamique du comportement. Elle est basée sur une commande non-linéaire exploitant des informations visuelles planaires, et un observateur original permettant d'estimer la position de l'objet déplacé dans le plan orthogonal à l'image. Les validations expérimentales ont démontré la capacité à suivre des trajectoires arbitraires en deux dimensions à des micro-objets (rayon 5μm) de densités différentes : des microbilles en verre et des lymphocytes T, avec une erreur maximale inférieure à la moitié de leur rayon. Les méthodes proposées ont ainsi permis d'obtenir le premier suivi de trajectoires en boucle fermée de cellules uniques. Une approche originale basée sur la mesure d'impédance est également proposée pour s'affranchir du retour par caméra et réaliser un contrôle en boucle
fermée utilisant les champs électriques à la fois pour l'actionnement et la mesure.

Composition du jury: 

Mme Aude BOLOPION Chargée de recherche Université Bourgogne Franche-Comté Directrice de thèse

1. Xavier BRUN Professeur des universités INSA Lyon Rapporteur

Mme Christine PRELLE Professeure des universités, Université de Technologie de Compiègne  Rapporteure

Mme Federica CASELLI Assistant professor University of Rome Tor Vergata Examinatrice

Mme Marie FRENEA-ROBIN Professeure des universités Université Claude Bernard Lyon 1 Examinatrice

Sinan HALIYO Maître de conférences Sorbonne Université Examinateur

Zdeněk HURAK Assistant professor Czech Technical University in Prague Examinateur

Michaël GAUTHIER Directeur de recherche Université Bourgogne Franche-Comté, Co-directeur de thèse

Localisation : SUPMICROTECH ENSMM 26, rue de l'Epitaphe 25000 BESANCON - salle Amphithéâtre Jules Haag