Vladimir GAUTHIER : "Conception et modélisation pour le contrôle de trajectoires dans les puces microfluidiques..."

Travaux de thèse de Vladimir Gauthier : "Conception et modélisation pour le contrôle de trajectoires dans les puces microfluidiques : Application au tri cellulaire par diélectrophorèse"

Résumé : Cette thèse propose d’intégrer les principes de la micro-robotique dans un laboratoire sur puce afin d’améliorer les performances du tri cellulaire par diélectrophorèse. Contrôler la trajectoire des cellules dans une puce fluidique en temps réel nécessite de reconcevoir la puce, la modéliser et développer des lois de commande dédiées au contrôle en temps réel. Concernant la conception, cette thèse s’intéresse au compromis existant entre la vitesse de tri et les problématiques de suivi des cellules en temps réel. Une architecture originale basée sur deux plans d’électrodes, sur les faces supérieures et inférieures des canaux, est proposée. Des procédés de fabrication dédiés à cette architecture sont développés. En particulier, la fabrication d’électrodes transparentes et l’assemblage des deux réseaux d’électrodes parallèles sont étudiés. Concernant la modélisation, une formulation analytique du champ électrique découplant variables de commande, termes dépendant de la position de l’objet et termes dépendant uniquement de la géométrie de la puce est proposée afin de calculer rapidement et précisément la force de diélectrophorèse. Une analyse de l’anisotropie des forces de frottement présentes à proximité des électrodes vient compléter la modélisation dynamique du comportement des microparticules, et donne lieu à un modèle compatible avec la commande temps réel, validé expérimentalement sur des objets artificiels. Enfin, un contrôleur basé sur des techniques d’optimisation ainsi qu’un planificateur de trajectoires sont proposés pour le tri de cellules. Un simulateur est développé et met en avant les bonnes performances de tri d’un tel système. L’ensemble de ces méthodes permettront de contrôler la trajectoire de cellules biologiques dans des puces de tri afin d’en améliorer la sélectivité et la rapidité.

Membres du jury :

- Michaël GAUTHIER Directeur de Recherche Université Bourgogne - Franche-Comté Directeur de thèse
- Mme Christine PRELLE Professeur des Universités Université technologique de Compiègne Rapporteur
- Mme Marie FRENEA ROBIN Maître de Conférences Université de Lyon Rapporteur
- Mme Aude BOLOPION Chargé de Recherche Université Bourgogne - Franche-Comté Co-directeur de thèse
- Zdenek HURAK Associate Professor Czech Technical University Examinateur
- Pierre LAMBERT Professeur des Universités Université libre de Bruxelles Examinateur

Localisation : Amphithéâtre Jean-Jacques Gagnepain, Bâtiment TEMIS, 15B Avenue des Montboucons, 25000 Besançon