Mesure du coefficient de diffusion dans des hydrogels pour une cornée sur puce

Details

Supervisors

Dupont-Gillain, Christine C.

Faculty

Faculté des bioingénieurs

Degree label

Master [120] : bioingénieur en chimie et bioindustries, à finalité spécialisée

Abstract

frLa cornée joue un rôle essentiel dans la vision, mais aussi dans le passage des molécules administrés à la surface de l’œil. Elle constitue à la fois une cible thérapeutique et une barrière au transport des molécules. Pour mieux prédire le comportement de futurs traitements oculaires, il est donc nécessaire de disposer de modèles expérimentaux plus représentatifs. Ce mémoire s’inscrit dans le cadre du projet AL MOD CONS, qui vise à développer un modèle de cornée sur puce. Dans ce dispositif microfluidique, le compartiment stromal est représenté par un hydrogel de gélatine modifiée. L’objectif de ce travail est de mettre en place une méthode fiable pour caractériser le coefficient de diffusion apparent dans ces hydrogels. Pour répondre à cet objectif, deux approches ont été développées et comparées. La première repose sur le suivi de profils de fluorescence dans l’hydrogel par microscopie d’épifluorescence, puis sur leur ajustement à l’aide d’un modèle numérique basé sur la diffusion. La seconde consiste à mesurer la quantité de soluté récupérée en sortie de puce afin d’estimer le flux traversant l’hydrogel. Ces deux méthodes apportent des informations complémentaires : l’une décrit la progression locale du soluté, tandis que l’autre renseigne sur son passage global à travers le gel. Les résultats montrent que ces deux approches fournissent des estimations convergentes du coefficient de diffusion apparent, tout en présentant des limites différentes. La microscopie est plus directe, mais dépend de la qualité des images, de la normalisation des profils et des hypothèses du modèle. La méthode basée sur le flux est plus proche d’une mesure de passage à travers la barrière, mais elle est plus sensible aux étapes de collecte, de dilution et de quantification. Une fois cette stratégie de caractérisation établie, l’influence de plusieurs paramètres a été étudiée. Les résultats montrent que la diffusion de l’ATTO-488 dépend surtout de la nature de l’hydrogel et de la concentration en polymère. Lorsque le réseau devient plus dense ou plus contraignant, le déplacement du soluté est ralenti. En revanche, la concentration en soluté semble avoir un effet moins marqué dans les conditions étudiées. Ce travail a permis de construire une démarche expérimentale pour comparer la diffusion dans différents hydrogels. Les résultats obtenus constituent une première base pour mieux comprendre le transport de molécules dans le compartiment stromal artificiel du modèle cornea-on-a-chip. À terme, cette approche pourra être adaptée à des molécules d’intérêt pharmaceutique afin d’évaluer la pertinence des hydrogels utilisés pour le développement de traitements oculaires.