Thèse Développement d'Une Peau Artificielle Microfluidique Intelligente Multiplexée pour Modèles 3D Organoïdes H/F - 75

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
École doctorale : Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering
Laboratoire de recherche : Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies
Direction de la thèse : Gilgueng HWANG ORCID 0000000332323085
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-03-22T23:59:59Le projet de thèse vise à développer une plateforme de peau artificielle microfluidique intelligente, capable d'intégrer :

Une membrane microporeuse biomimétique reproduisant les propriétés mécaniques et de transport de la barrière cutanée ;

Un réseau basal microfluidique avec écoulement actif contrôlé ;

Des capteurs intégrés de pression et de déformation pour l'analyse du mechanosensing ;

Une architecture multiplexée au format 96 puits, compatible avec les standards industriels.

L'objectif scientifique est de créer une plateforme avancée permettant l'étude de modèles biologiques 3D complexes, notamment des organoïdes vascularisés, en reproduisant un environnement dynamique (flux, pression, contraintes mécaniques) proche des conditions physiologiques.

Les organoïdes 3D et les modèles microphysiologiques ont profondément transformé la recherche biomédicale. Toutefois, la majorité des plateformes actuelles :

reposent sur des membranes passives,

ne permettent pas un contrôle actif des flux et pressions,

ne sont pas adaptées au haut débit,

n'intègrent pas de systèmes de détection mécanique en temps réel.

Or, la peau et les tissus vascularisés sont des systèmes hautement mécanosensibles, où la pression interstitielle, le flux sanguin et les contraintes mécaniques jouent un rôle fondamental dans :

la différenciation cellulaire,

la maturation tissulaire,

les processus inflammatoires,

la cicatrisation,

la progression tumorale.

Le projet propose donc une approche intégrée combinant microfabrication, microfluidique active et biologie 3D dans une architecture multiplexée compatible avec les standards industriels.

Les objectifs principaux de la thèse sont les suivants :

Concevoir et fabriquer une membrane poreuse biocompatible présentant des propriétés mécaniques adaptées à la culture de tissus 3D.

Intégrer un réseau microfluidique basal permettant un contrôle précis du débit et de la pression.

Développer un système de mesure intégré (pression ou déformation) afin d'analyser les phénomènes de mechanosensing.

Concevoir une architecture multiplexée compatible avec un format standard 96 puits.

Valider expérimentalement la plateforme à l'aide de modèles biologiques 3D, notamment des organoïdes vascularisés.

À terme, l'objectif est de proposer une plateforme reproductible et évolutive pour l'étude de tissus complexes et pour des applications potentielles en recherche biomédicale et pharmaceutique.

La thèse sera structurée en deux phases principales.

Phase 1 - Développement technologique (C2N, France)

Conception de l'architecture de la membrane poreuse (taille, densité et géométrie des pores, épaisseur).

Fabrication en salle blanche (photolithographie, procédés polymères, soft lithography).

Développement des canaux microfluidiques basaux avec contrôle actif de l'écoulement.

Intégration d'éléments de détection (capteurs de pression ou de déformation).

Caractérisation mécanique et fluidique du dispositif.

Conception d'une version multiplexée au format 96 puits.

Phase 2 - Validation biologique (Seoul National University, Corée du Sud)

Culture de modèles organoïdes 3D sur la membrane développée.

Mise en place d'un réseau perfusé simulant une couche vasculaire.

Étude de la réponse tissulaire sous contraintes mécaniques contrôlées (débit, pression).

Analyses biologiques (viabilité cellulaire, organisation tissulaire, fonctions barrières).

Évaluation des capacités de multiplexage pour des essais comparatifs.

Un suivi régulier sera assuré par les encadrants des deux institutions.