Microfluidique multipolaire reconfigurable
Collaboration avec David Juncker (McGill)
Les multipôles microfluidiques (MFMs) sont des dispositifs de microfluidique ouverte permettant le contrôle localisé de fluide sur des surfaces. Puisqu’ils sont compatibles avec les échantillons planaires, comme les Pétris, les coupes de tissues et les puces à protéines, ceux-ci peuvent être utilisé pour des applications où les dispositifs microfluidiques basés sur des canaux sont peu adaptés.
Notre dernier article sur le sujet, intitulé “Microfluidic multipoles theory and applications” (disponible au https://doi.org/10.1038/s41467-019-09740-7) présente un modèle d’advection-diffusion analytique dans les MFMs. Un cadre d’analyse du transport dans les dispositifs de microfluidique ouverte est proposé. Cet article présente de plus les multipôles microfluidiques reconfigurables, qui utilisent la modulation des débits dans le système afin de contrôler dynamiquement les fluides dans plusieurs zones indépendantes en parallèle. Les MFMs reconfigurables sont testées dans une expérience d’automatisation de test d’immunofluorescence.
La prochaine génération de dispositifs multipolaire reconfigurable cherchera à contrôler dynamiquement des fluides dans plusieurs centaines de zones en parallèle. L’utilisation de MFMs reconfigurables à des fins d’automatisation d’expérience sera investigué.
Radiothérapie sur puce
Collaboration avec Philip Wong (Centre de recherche du CHUM)
Au moins 60% des patients atteints de cancer recevront une radiothérapie dans le cadre de leur traitement. De nombreux médicaments sont développés pour être utilisés en monothérapie ou en association avec d’autres médicaments mais peu d’effets sont évalués en fonction de leurs interactions bénéfiques ou négatives avec la radiothérapie. Parallèlement, chaque année, le développement de milliers de composés pharmacologiques est abandonné en raison de leur faible efficacité en monothérapie. Ces composés pourraient avoir d’importantes propriétés de radio-sensibilisation ou de radio-protection. Pour tester l’efficacité des médicaments, de nouveaux modèles de culture cellulaire 3D apparaissent, motivés par le besoin de meilleurs modèles précliniques. Les sphéroïdes sont un modèle 3D qui récapitule certaines propriétés 3D importantes des tissus, notamment la résistance à l’oxygène et au transport des métabolites. S’appuyant sur nos travaux antérieurs (https://doi.org/10.3390/s17102271), l’objectif de ce projet est d’optimiser les puces microfluidiques en vue du criblage préclinique à haut débit d’agents thérapeutiques en radiothérapie sur sphéroïdes. Ces travaux mènent à une méthode systématique d’analyse des synergies d’agents moléculaires avec la radiothérapie à l’aide de systèmes Lab-on-a-Chip simples et jetables.
Imagerie hyperspectral de sphéroïdes
Collaboration avec Frédéric Leblond (Polytechnique Montréal)
Dans le cadre du traitement du cancer épithélial de l’ovaire, le taux de survie après 5 ans est inférieur à 45%, en raison des diagnostics tardifs et de la résistance à la chimiothérapie, ce qui illustre la nécessité d’étudier le phénomène de la chimiorésistance. Le domaine en pleine croissance de la culture cellulaire 3D sur puce fournit maintenant de nouveaux outils aux biologistes du cancer pour étudier les aspects de la chimiorésistance négligés par les cultures 2D, tels que les interactions 3D cellule-cellule et le transport moléculaire limité à l’intérieur des tissus 3D. Cependant, il reste d’importants défis à relever pour obtenir améliorer la fiabilité des résultats obtenus d’études sur la réponse chimiothérapeutique. Dans ce projet, l’imagerie hyperspectrale (HSI) à grand champ est utilisée pour étudier la chimioréponse de sphéroïdes tumoraux en co-culture cultivés dans des puces microfluidiques. Basé sur la spectroscopie de fluorescence plutôt que sur la microscopie, il permet la quantification de plusieurs marqueurs fluorescents, permettant d’analyser le même sphéroïde à plusieurs moments de sa chimioréponse sans le détruire (https://doi.org/10.1093/intbio/zyz012).
En combinant simultanément l’imagerie grand champ et la quantification de la fluorescence, l’imagerie hyperspectral en fluorescence fournit une approche unique pour la surveillance non destructive à long terme de signaux fluorescents hautement multiplexés sur une puce. Bien que ce projet se concentre sur l’analyse des sphéroïdes et les dosages de chimiorésistance, la technique est directement applicable à d’autres types de dosages, tels que les dosages vivants et morts, et à d’autres cultures de cellules 3D, telles que les organoïdes, les tissus microdisséqués et les organes sur puce.