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La microfluidique dévoile ses innovations

NICOLAS VIUDEZ
La microfluidique dévoile ses innovations

Une puce microfluidique de l'IPGG.

© Nicolas Viudez

La microfluidique n'en finit plus d'étonner. En France, l'Institut Pierre-Gilles de Gennes est le centre d'un fourmillement de développements entre recherche fondamentale, diagnostic facilité et nouvelles voies de production de molécules d'intérêt. Visite guidée d'un porte-étendard de cette discipline.

À l'institut qui porte son nom, Pierre-Gilles de Gennes n'est jamais bien loin. Son portrait, pipe à la bouche, sur les murs semble veiller sur les travaux des chercheurs qui se consacrent à la microfluidique. C'est dans ce bâtiment, installé en plein coeur du Paris des grandes écoles, à quelques dizaines de mètres de l'ESPCI, de l'ENS ou de Chimie ParisTech que se concentrent les innovations en la matière.

Si la microfluidique est une technique déjà ancienne, elle n'a cessé d'évoluer, retrouvant une forme de simplicité avec le temps. La microfluidique est à la fois l'étude du comportement des fluides dans des micro-canaux et une technologie de fabrication de dispositifs pour les laboratoires sur puces dans le domaine de la physique, de la chimie et de la biologie. Des labs on chips sophistiqués des débuts, les systèmes se sont transformés allant vers des designs plus simples, plus économes avec des applications de plus en plus variées. Car un système de microfluidique peut aussi prendre la forme... d'une simple feuille de papier.

Un exemple que nous présente Patrick Tabeling, pionnier sur le sujet en France avec un simple morceau de papier de quelques centimètres carrés qui tient dans le creux de sa main. En déposant sur le support une goutte de sang, le liquide se diffuse dans un réseau microfluidique et interagit avec un marqueur immunofluorescent incorporé au papier. Une application bon marché pour réaliser des tests rapides sur le terrain, comme par exemple, lorsqu'une épidémie d'Ebola se déclenche. Si le papier devient un support microfluidique, les plaques traditionnelles qui contiennent les micro-canaux sont encore réalisées selon des procédés issus de la micro-électronique.

Pour réaliser tous ces supports, l'Institut Pierre-Gilles de Gennes (IPGG) bénéficie de sa propre plateforme technologique de 550 m2 sur les 3000 m2 occupés par l'IPGG. Un étage est ainsi entièrement réservé à la création des puces utilisées par les chercheurs. Ils peuvent ainsi définir au mieux leur besoin et participer à la conception de la puce qui appuiera leurs recherches. Et les demandes les plus complexes émanent souvent des chercheurs en biologie, notamment pour la création d'organes sur puce.

Étudier la dispersion tumorale

Au second étage, les chercheurs étudient en effet la microfluidique appliquée au biomédical et à la biologie. Avec des solutions dans le diagnostic et le dosage des biomarqueurs. Mais l'application la plus spectaculaire est sans doute celle des « organes sur puces ».

Les chercheurs recréent sur les puces microfluidiques les caractéristiques d'un organe, ses fonctions ou encore les forces qui vont s'y appliquer. L'intestin reconstitué en 3D ou le rein et les structures tubulaires des néphrons peuvent ainsi être étudiés de près. Des applications qui s'étendent aussi à l'étude des tumeurs, avec l'utilisation de la microfluidique pour recréer l'environnement tumoral et comprendre pourquoi certaines immunothérapies fonctionnent chez le patient, et d'autres pas. Ce sont les cellules du patient qui peuvent être ainsi directement cultivées dans ces systèmes.

L'équipe de Matthieu Piel, responsable de l'équipe Biologie cellulaire systémique de la polarité et de la division, est rattachée à l'Institut Curie et observe également la migration des cellules immunitaires. Elle tente de comprendre comment les cellules peuvent passer les microcanaux et les différentes membranes de l'organisme en déformant leur noyau et en le reformant par la suite. Des recherches fondamentales qui pourraient trouver des débouchés pour limiter la propagation des cellules tumorales dans l'organisme.

Une pépinière pour les start-up

Si la recherche fondamentale est la vocation première de l'institut, celui-ci développe aussi l'entreprenariat. Ainsi, les travaux de l'IPGG ont, depuis sa création, abouti au lancement de 18 start-up. Un exemple de succès récent ? La jeune biotech française HifiBio issue de l'IPGG, qui a récemment levé 30 millions d'euros.

« Nous avons beaucoup de relations avec des partenaires industriels. Ici, les étudiants baignent dans un environnement où créer sa start-up ne paraît pas quelque chose d'impossible », souligne Lydéric Bocquet, directeur général de l'IPGG.

Biologie, environnement, chimie, énergie... Les applications sont multiples. La microfluidique peut aussi servir de mini-système de réaction avec des applications pour la chimie fine. La technologie pourrait être une alternative aux voies de synthèses traditionnelles. Pas encore de quoi produire des tonnes de substances actives, mais le développement de ce système intéresse de grands acteurs de la chimie fine et de la cosmétique pour des composés d'intérêt.

L'IPGG EN BREF

  • 3000 m2 d'espace
  • 250 chercheurs
  • 47 contrats industriels
  • 18 start-up créées depuis le lancement de l'IPGG

 

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