Approche m-fluidique et biomimétique des calcifications

'Physique et Chimie des Matériaux' – ED 397 – 2016
Proposition pour allocation de recherche, Thème (B):
Unité de recherche (nom, label, équipe interne): Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris UMR
CNRS 7574 – équipe SMiLES
Adresse : Collège de France, 11 place M. Berthelot, 75005 Paris. Directeur de l’Unité : Dr Florence Babonneau
Etablissement de rattachement : UPMC
Nom du directeur de thèse (HDR), téléphone et courriel : Pr Christian Bonhomme ; [email protected] ;
Tél : 01 44 27 15 06
Nombre de thésards actuellement encadrés et années de fin de thèse (*: ligne à renseigner obligatoirement) : 2 (fin en
2016 + 1 VAE). Co-directeurs : Dr Ali Abou-Hassan (HDR).
Fortes collaborations : Dr D. Bazin, Pr Emmanuel Letavernier, Dr Michel Daudon, Pr J.-Philippe Haymann, hôpital
Tenon, Paris.
Approche µ-fluidique et biomimétique des calcifications rénales.
Pourquoi et comment ?
Les calcifications pathologiques du rein ("calculs
rénaux") constituent un réel enjeu sociétal, les dépenses de
santé en France relatives à ce problème de santé publique
s’élevant à plus de 600 millions d’euros par an ! La
nucléation et la croissance des cristaux d’apatite (phosphate
de calcium) et d’oxalate de calcium (minéraux présents dans
les calcifications) restent un sujet délicat et hautement
spéculatif. Il est à noter que de nombreuses expériences de
précipitation in vitro "en bulk" ont été reportées mais elles
s’éloignent radicalement des conditions physiologiques. En
tenant compte des dimensions caractéristiques des tubes collecteurs du rein (diamètre ~ 100 µm) et des flux
de liquide impliqués (~ 10 nL.min-1), il est nécessaire de se rapprocher d’un écoulement de type laminaire si
l’on veut mimer in vitro, et de manière réaliste, la précipitation de minéraux. Très récemment, nous avons mis
au point un système µ-fluidique[2] simple (design en Y) à écoulement purement laminaire (voir insert de la
Figure jointe), permettant de recréer les conditions nécessaires à la précipitation d’oxalates de calcium. Deux
phases cristallines d’oxalate de calcium (mono- et dihydrate) ont été nettement mises en évidence à l’interface
par MEB et microscopie Raman. Les résultats obtenus sont en accord avec les observations cliniques relatives
aux régimes d’hypercalciurie et d’hyperoxalurie. Il s’agit donc de résultats originaux et très prometteurs
permettant d’entrevoir une nouvelle compréhension des phénomènes de précipitation mis en jeu.
La thèse sera orientée vers plusieurs axes de recherche tendant à généraliser les montages µ-fluidique comme
une plateforme pertinente pour l’étude des calcifications pathologiques :
♦ Design de nouveaux systèmes µ-fluidiques permettant de rendre compte de la complexité des tubes
collecteurs du rein : systèmes à plus de deux entrées, à gradients de concentration, de géométrie complexe.
♦ Influence de la nature chimique des constituants : rôles des inhibiteurs de cristallisation, des protéines ;
croissance de phases cristallines sur minéraux (oxalates de calcium sur phosphates de calcium)…
♦ Caractérisations physico-chimiques multi-techniques : MEB, micro-imagerie IR et Raman, RMN en phase
solide, imagerie par résonance magnétique…
♦ Confrontation avec les observations cliniques … et mécanistiques.
NB : Le (la) candidat(e) pourra tout à fait orienter son projet de doctorat en fonction de ses préférences
scientifiques ! Prendre contact …
[1] G. Laffite, C. Leroy, C. Bonhomme, L. Bonhomme-Coury, E. Letavernier, M. Daudon, V. Frochot, J. P. Haymannn,
S. Rouzière, I. T. Lucas, D. Bazin, F. Babonneau, A. Abou-Hassan, Lab on Chip, 2016, DOI : 10.1039/C6LC00197A.