Intégration de puce à ADN dans un microsystème fluidique - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2006

Intégration de puce à ADN dans un microsystème fluidique

DNA microarrays Integration in a Microfluidic Device

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Abstract

This thesis deals with the design and the fabrication of microfluidic devices in PDMS (Polydimethylsiloxane) for biological applications. A microfluidic environment is first fabricated and basic tools are improved: a passive method that enables drawing up liquids in PDMS micro-channels is presented and was patented. Micro-pumps, a key element for complex architecture are studied from both an experimental and a theoretical point of view. Thanks to this study, performances are improved and a predictive model based on an electronic equivalence is described (published in \textit{Journal of Applied Physics}). Besides, hydrodynamic dispersion that leads to unwilling dilution of analyte during transport is studied for the particular case of micro-channels. From this study, a new method of production of concentration gradients is both theoretically and experimentally described. From this work, an original microfluidic plate-form that integrates DNA microarrays in a precisely controlled environment in term of temperature, micro-flow and real time measurements is described. Thanks to this new set up, DNA hybridization on chip and under bulk conditions are compared and results complete recent developments on the physic of hybridization on chip. Moreover, a model that describes the coupling phenomena of reaction-diffusion-advection is experimentally extended to DNA microarrays. Finally in collaboration with IGH (Institut de Génétique Humaine) in Montpellier, two new methods that measure allele ratio for the genetic disease
Ce travail de thèse présente la conception et la réalisation de dispositifs microfluidiques en PDMS (Polydiméthylsiloxane) pour l'intégration d'analyses biologiques. Dans un premier temps, des outils microfluidiques sont construits et améliorés dans ce but: une méthode de pompage passif et de mise en oeuvre du PDMS a fait l'objet d'un dépôt de brevet. Les micro-pompes, éléments clés d'une intégration poussée, sont étudiées expérimentalement et théoriquement, menant à un modèle prédictif basé sur une équivalence électrique. Ce travail a été publié dans \textit{Journal of Applied Physics}. La dispersion hydrodynamique, diluant les échantillons lors de leur transport est caractérisée. De cette analyse, une nouvelle méthode de génération de gradients de concentration est conçue et testée expérimentalement. Fort de ces développements, une plate-forme microfluidique originale intégrant des puces à ADN est fabriquée en une version de laboratoire et une version portable. Grâce à ce dispositif, les connaissances de la réaction d'hybridation sur une surface, base des puces à ADN, sont complétées par des mesures comparées de courbes de fusion et un modèle de couplage réaction-diffusion-advection est étendu expérimentalement au cas des puces à ADN. Finalement dans le cadre d'une collaboration avec l'IGH (Institut de Génétique Humaine) de Montpellier, deux méthodes originales de dosage d'allèles pour la trisomie 21 sont testées et des expériences sur des échantillons biologiques sont en cours de préparation. En conclusion, cette thèse a donné lieu au dépôt d'un brevet et à la publication deux articles. Elle aura abouti à la mise en oeuvre de méthodes et approches originales basées sur la technologie microfluidique, appliquées à différents domaines (dispersion, pompage, puce à ADN).
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Dates and versions

pastel-00002226 , version 1 (15-09-2010)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00002226 , version 1

Cite

Jacques Goulpeau. Intégration de puce à ADN dans un microsystème fluidique. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00002226⟩
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