DRF : Sujet de thèse SL-DRF-21-0445

L’analyse glycomique consiste à établir des profils des oligosaccharides (OS) présents sur l’ensemble des glycoprotéines présentes dans un fluide biologique d’intérêt. L’obtention des profils d’OS nécessite une technique analytique performante, dans notre cas la spectrométrie de masse (MS). La préparation des échantillons avant analyse commence par une étape de catalyse enzymatique avec la PNGase F afin de cliver la liaison protéine-sucre. L’analyse glycomique ne pourra être déployée en routine en milieu hospitalier que si des techniques nouvelles permettent d’améliorer et surtout d’accélérer, la préparation des échantillons (actuellement plus de 24h sont nécessaires). L’objectif de la thèse est de réaliser des microsystèmes intégrant des lits fluidisés pour réaliser la catalyse par la PNGase F. Cette brique technologique viendrait s’ajouter à celle développée dans la thèse CFR de Marc MALEVAL (2018-2021), à savoir un système miniaturisé monolithique pour la séparation des glycanes issus du clivage de la PNGase F.

Les lits macroscopiques fluidisés sont des empilements de particules retenus par une membrane poreuse à travers laquelle un fluide peut être injecté de manière homogène afin de mettre les particules en suspension. De tels dispositifs sont largement utilisés pour les procédés d’échange liquide-solide en raison de leur rapport surface/volume élevé. L’adaptation de ce concept en microfluidique est un sujet d’actualité, en particulier pour les applications biotechnologiques où le volume d’échantillons limité/coûteux est une contrainte. L’établissement de profils d’OS pratiqué en analyse glycomique est un modèle pertinent pour évaluer l’apport des lits fluidisés miniaturisés pour la catalyse enzymatique, car les échantillons, issus de prélèvement sanguins, sont limités en volume, et aussi en raison du coût de l’enzyme utilisée (PNGase F).

Dans ce cadre, nous proposons d’intégrer dans des canaux microfluidiques des lits fluidisés homogènes de particules fonctionnalisées micro/nanométriques. Des mini-membranes au sein des canaux microfluidiques permettront l’écoulement des fluides tout en bloquant le passage des particules solides. Deux approches seront utilisées pour fabriquer les mini-membranes : la réalisation de piliers par soft-lithographie, plus rapide et plus simple à mettre en œuvre, et la synthèse de membranes de silice poreuse, plus innovante, pour laquelle les effets des paramètres des réactions sol-gel sur les propriétés des membranes (taille des pores, homogénéité, épaisseur, chimie de surface) seront étudiés.

Pour les deux approches, la génération de lits fluidisés par injection de particules fonctionnalisées de taille micro/nanométrique (polymère ou inorganique) sera évaluée ainsi que leur utilisation selon des protocoles de référence de coupure enzymatique par la PNGase représentatives des méthodes usuelles d’analyse glycomique.

Une fois mis au point et validés, de tels lits fluidisés constituent une brique technologique intégrable dans d’autres microsystèmes pour différentes applications en biologie ou en chimie.