Nouvel outil de diagnostic rapide pour la septicémie : biopuce microfluidique pour la détection multicible par amplification isotherme // New rapid diagnostic tool for sepsis: microfluidic biochip for multi-target detection by isothermal amplification

Le sepsis est l’une des principales causes de mortalité dans le monde qui résulte généralement d’une infection bactérienne mais peut être aussi causé par des virus, des champignons ou des parasites. Un diagnostic rapide est essentiel pour une prise en charge efficace et augmenter les chances de survie du patient. Il existe des solutions commerciales de détection d’acides nucléiques par qPCR capable de détecter plusieurs cibles. Cependant ces techniques sont limitées par le nombre de canaux de fluorescence disponible sur l’instrument ou par le nombre de chambre de lecture. Ces techniques d’amorces LAMP (amplification isotherme en temps réel) spécifiques sur un support solide tel que le COC ou le verre.
Les résultats attendus sont l’élaboration d’une biopuce permettant de détecter en temps réel et en quelques minutes fragmentent l’échantillon pour pouvoir être multiplexe, ce qui conduit à une perte de sensibilité.
Pour répondre à la question : comment détecter plusieurs cibles sans perdre en sensibilité ? Le doctorant devra réaliser dans une unique chambre réactionnelle, une détection multiplexe par régionalisation plusieurs ADN cibles, comprenant : le design et le choix des amorces, l’immobilisation des amorces par fonctionnalisation de surface, l’intégration en carte micro fluidique et le traitement des données pour la détection par fluorescence de sondes spécifiques des cibles.
Cette innovation technologique, permettra au doctorant d’acquérir de solides compétences dans divers domaines tels que la biologie moléculaire, la fonctionnalisation de surface, la modélisation et la simulation tout en s’inscrivant dans une équipe pluridisciplinaire.

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Sepsis is among the main cause of death across the world, and is caused by severe bacterial infection but can also originate from viruses, fungi or even parasites. In order to drastically increase survival rates, a rapid diagnostic and appropriate treatment is of paramount importance. The commercially available tools for nucleic acid detection by qPCR are able to sense multiple targets. However, these multiplexed analyses arise from the accumulation of analysis channels or reaction chambers where only one target can be detected. The original sample has to be divided, resulting in a loss of sensibility since a smaller amount of targets is available in channels or chambers.
In order to tackle the question of “How to detect multiple targets without a loss in sensibility?”, the PhD candidate will have to develop a multiplexed detection in a single reaction chamber by localized immobilization of LAMP primers (Loop-mediated isothermal amplification) on a solid substrate like COC or glass.
The expected outcome is a biochip allowing for real-time and fast (minutes) detection of several molecular DNA targets including: primers design and selection, primers immobilization on surface, integration of the biochip into a microfluidic cartridge and data collection and management for fluorescence detection of targets.
This innovative work will provide the PhD candidate with strong skills in diverse scientific domains such as molecular biology, surface functionalization, modelling and simulation, in a very multidisciplinary working environment.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Technologies pour l'Innovation en Santé (LETI)
Service : SErvice des Microsystèmes pour l'Intéraction avec le Vivant
Laboratoire : Laboratoire Systèmes Microfluidiques et Bio-Ingénierie
Date de début souhaitée : 01-10-2025
Ecole doctorale : Ecole Doctorale de Physique de Grenoble (EdPHYS)
Directeur de thèse : BUHOT Arnaud
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRIG//SYMMES

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Technologies pour l'Innovation en Santé (LETI)
Service : SErvice des Microsystèmes pour l'Intéraction avec le Vivant

Matériaux/nanobiotechnologies