On-Chip Fabry-Pérot Microcavity for Refractive Index Cytometry and Deformability Characterization of Single Cells

Une identification correcte et précise du phénotype et des fonctions cellulaires est fondamentale pour le diagnostic de plusieurs pathologies ainsi qu'à la compréhension de phénomènes biologiques tels que la croissance, les réponses immunitaires et l'évolution de maladies. Conséquemment, le développement de technologies de pointe offrant une mesure multiparamétrique à haut débit est capital. À cet égard, la cytométrie en flux est l'étalon de référence due à sa grande spécificité, sa grande sensibilité et ses débits élevés. Ces performances sont atteintes grâce à l'évaluation précise du taux d'émission de fluorophores, conjugués à des anticorps, ciblant certains traits cellulaires spécifiques. Néanmoins, sans ce précieux étiquetage, les propriétés physiques caractérisées par la cytométrie sont limitées à la taille et la granularité des cellules. Bien que la cytométrie en flux soit fondamentalement un détecteur optique, elle ne tire pas avantage de l'indice de réfraction, un paramètre reflétant la composition interne de la cellule. Dans la littérature, l'indice de réfraction cellulaire a été utilisé comme paramètre phénotypique discriminant pour la détection de nombreux cancers, d'infections, de la malaria ou encore de l'anémie. Également, les structures fluidiques de la cytométrie sont conçues afin d'empêcher une déformation cellulaire de se produire. Cependant, les preuves que la déformabilité est un indicateur de plusieurs pathologies et d'état de santé cellulaire sont manifestes. Pour ces raisons, l'étude de l'indice de réfraction et de la déformabilité cellulaire en tant que paramètres discriminants est une avenue prometteuse pour l'identification de phénotypes cellulaires. En conséquence, de nombreux biodétecteurs qui exploitent l'une ou l'autre de ces propriétés cellulaires ont émergé au cours des dernières années. D'une part, les dispositifs microfluidiques sont des candidats idéaux pour la caractérisation mécanique de cellules individuelles. En effet, la taille des structures microfluidiques permet un contrôle rigoureux de l'écoulement ainsi que de ses attributs. D'autre part, les dispositifs microphotoniques excellent dans la détection de faibles variations d'indice de réfraction, ce qui est critique pour un phénotypage cellulaire correcte. Par conséquent, l'intégration de composants microfluidiques et microphotoniques à l'intérieur d'un dispositif unique permet d'exploiter ces propriétés cellulaires d'intérêt. Néanmoins, les dispositifs capables d'atteindre une faible limite de détection de l'indice de réfraction tels que les détecteurs à champ évanescent souffrent de faibles profondeurs de pénétration. Ces dispositifs sont donc plus adéquats pour la détection de fluides ou de molécules. De manière opposée, les détecteurs interférométriques tels que les Fabry- Pérots sont sensibles aux éléments présents à l'intérieur de leurs cavités, lesquelles peuvent mesurer jusqu'à plusieurs dizaines de micromètres.