Caractérisation de microparticules par méthodes diélectrophorétiques : applications aux cellules biologiques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Characterization of microparticles by dielectrophoretic methods : applications to biological cells

Caractérisation de microparticules par méthodes diélectrophorétiques : applications aux cellules biologiques

Julie Laforet-Ast
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 852952

Résumé

During recent decades, electromagnetic sources have multiplied: the daily exposure of humans it is found considerably increased. The study of field effects on the body requires a better understanding of phenomena at the cell scale, the basic unit of living. Our objectives in this work concern the electrical characterization of cells and, more specifically, the main cellular compartments such as cytoplasm and membrane in order to understand qualitatively and quantitatively the effect of electric field. When a cell is placed in a rotating electric field (created by microelectrodes), it turns on itself by the effect of polarisation: this phenomenon is called electrorotation. The development of an experimental platform dedicated and automated (field generation, acquisition, image processing, properties extraction) allowed access to the properties of different shells (membrane, cytoplasm ...) for yeast and liposomes. The results show the viability of this platform with, in particular, a study on the impact of the effects of heat and enzymatic treatments on yeasts and a study about the influence of the composition of the internal medium by use of liposomes. Furthermore, a study of the minimization parameter identification showed the difficult to extract certain parameters and improvements have been proposed based on a sensitivity analysis. These remain to be realized according to our experimental data. The recent implementation of a room of culture is going to allow to investigate a wider spectrum of living cells and to study the effects of sources of magnetic field.
Durant ces dernières décennies, les sources électromagnétiques se sont multipliées : l'exposition quotidienne de l'homme s'en est retrouvée considérablement accrue. L'étude des effets des champs sur l'organisme passe par une meilleure compréhension des phénomènes à l'échelle de la cellule, unité de base de l'être vivant. Nos objectifs dans le cadre de ce travail portent sur la caractérisation électrique des cellules et, plus précisément, des deux principaux compartiments cellulaires que représentent le cytoplasme et la membrane. A terme, l'objectif est de fournir les permittivités et conductivités de ces couches afin de renseigner les modèles qui seront utilisés pour la simulation de l'interaction champ-vivant. Lorsqu'une cellule est placée dans un champ électrique tournant (généré par des microélectrodes), elle tourne sur elle-même sous l'effet de polarisation des cellules : c'est le principe de l'électrorotation. Le sens et la vitesse de rotation dépendent des propriétés cellulaires et de la fréquence du champ. La mise au point d'une plateforme expérimentale dédiée et automatisée (génération du champ, acquisition et traitement des images, extraction des propriétés) a permis d'accéder aux propriétés électriques des différentes couches sur des levures et des liposomes à travers le tracé du spectre d'électrorotation. Plusieurs études ont permis de valider le fonctionnement de cette plateforme et d'évaluer l'impact des traitements thermique et enzymatique sur des levures ainsi que l'influence de la composition du milieu interne sur le spectre d'électrorotation de liposomes. Par ailleurs, une étude théorique portant sur l'identification paramétrique a montré qu'il est possible d'améliorer l'extraction de certains paramètres en se basant sur une analyse de sensibilité du spectre d'électrorotation à ces paramètres. La mise en place récente d'une salle de culture va permettre d'explorer une gamme plus large de cellules vivantes et d'étudier les effets de sources de champ magnétique sur celles-ci.
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Dates et versions

tel-00492027 , version 1 (14-06-2010)
tel-00492027 , version 2 (13-07-2010)
tel-00492027 , version 3 (16-02-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00492027 , version 1

Citer

Julie Laforet-Ast. Caractérisation de microparticules par méthodes diélectrophorétiques : applications aux cellules biologiques. Energie électrique. Ecole Centrale de Lyon, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00492027v1⟩

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