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Senseur de cisaillement biomimétique et bio-fabriqué

publié le

Pour caractériser un écoulement fluide, la méthode la plus simple est de mesurer le champ de vitesse. Mais, dans le cas de fluides complexes pour lesquels il n’y a pas de loi constitutive, la contrainte de cisaillement reste inconnue. Des méthodes fastidieuses existent pour mesurer cette contrainte près d’une surface. L’objectif principal du projet est de créer un senseur de cisaillement inspiré du cil cellulaire et fabriqué de briques biologiques.

Dans ce projet, nous aurons une démarche biomimétique. Les senseurs de flux existent en biologie : à l’échelle de micro-organismes tels que les micro-algues ou à l’échelle de la cellule comme les cellules ciliées de l’oreille. Le mécanisme moléculaire des algues n’est pas connu et la structure 3D des cellules ciliées est complexe. Notre système modèle sera le cil cellulaire (primary cilium, figure) que l’on trouve à la surface des cellules tapissant les vaisseaux sanguins. Ce cil est courbé par le flux sanguin et déclenche des cascades de signalisation biochimique en aval. La première étape consistera à concevoir un cil artificiel fait d’origamis ADN. Les origamis ADN rendent possible la nano-fabrication de structures moléculaires auto-assemblées. Inventé en 2006 (Rothemund, Nature 2006), le domaine est maintenant ouvert aux non-spécialistes grâce à logiciels dédiés pour la conception des séquences ADN et le calcul de leur propriétés mécaniques. Le stagiaire calculera la déflection d’un tube d’origami ADN sous la contrainte d’un cisaillement fluide et essaiera différents designs afin de choisir la nanostructure la plus appropriée. Des tests expérimentaux seront effectués pour choisir la méthode de mesure : Förster Resonance Energy Transfer ou simplement la position. A la fin du stage, nous aurons le candidat idéal pour un senseur de cisaillement bio-fabriqué. La thèse consistera à implémenter et caractériser le senseur ainsi qu’à démontrer son intérêt dans le cadre de fluides complexes et/ou turbulents. Le but ultime étant d’adapter ce type de senseur pour des mesures en volume.

Contact :

Aurélie Dupont, aurelie.dupont@univ-grenoble-alpes.fr

Co-supervisor

Salima Rafaï, Philippe Peyla.