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«Etude et mise au point d’une méthode novatrice d’identification par analyse génétique sur puce biologique intégrée» par Delphine Le Roux

Présentée par : Delphine Le Roux Discipline : biochimie et biologie moléculaire Laboratoire : LISV

Résumé :
L’Identification Humaine par analyse génétique permettant d’obtenir un profil de microsatellites est réalisée grâce à plusieurs étapes de biologie moléculaire : une collecte de l’échantillon biologique accompagnée de sa préparation (libérant l’ADN, une amplification de l’ADN et enfin une séparation de l'ADN amplifié par électrophorèse capillaire. Ces différentes étapes sont effectuées actuellement à l’aide de plusieurs instruments volumineux dans un laboratoire médico-légal. Récemment, le domaine de la microfluidique a permis d’imaginer des systèmes moins encombrants, permettant d’intégrer et d’automatiser les processus diminuant ainsi les temps de procédé et les réactifs utilisés du fait des faibles volumes utilisés. C’est sur ce postulat que se fondent les travaux de recherche présentés dans cette thèse où le développement et l’analyse des performances de deux générations de puces microfluidiques permettant d’obtenir des profils génétiques sont présentés. Ces micropuces intègrent d’une part l’amplification d’ADN par PCR avec une séparation électrophorétique pour la première génération ; et d’autre part l’intégralité du processus ajoutant une extraction liquide et le mélange des réactifs aux étapes démontrées précédemment pour la seconde génération. Bien que le développement de ces micropuces soit prometteur pour l’obtention d’un système intégré et complétement automatisé pour des applications médico-légales, les performances analysées ici en détails, ne permettent pas d’atteindre les critères qualités requis par la communauté forensique et le développement d’une génération supplémentaire de micropuce serait nécessaire afin de pallier aux différents problèmes soulevés.

Abstract :
Human Identification by genetic analysis requires multiple analytical steps to obtain a short tandem repeat (STR) profile: sample collection and preparation including DNA release, DNA amplification and finally DNA separation and detection. These different steps are performed within several bulky instruments in a forensic laboratory. The development of microfluidic systems for rapid genetic analysis has brought the promise of reduced volume requirements for both samples and reagents, less instrumentation, smaller instrument footprint, automation and a reduced time of process. The development and the performance analysis of two generations of microfluidic chips able to generate genetic profiles are demonstrated in this dissertation. These microchips integrate PCR amplification with a microchip electrophoresis in a first generation of microchip, and the entire process in a second generation (liquid extraction and reagent mixing integrated with the first two steps demonstrated). While the development of these devices is promising toward an automated fully integrated system for forensic applications, the performances, analyzed in details, are not reaching the requirements for these applications yet. The development of next generation of microchip would be needed to mitigate the limitations underlined in this work.
Informations complémentaires
Stéphanie DESCROIX, Chargée de Recherche, Habilitée à Diriger des Recherches, à l’Institut Curie - CNRS UMR 168 - Paris - Rapporteur
Christine KEYSER, Professeur des Universités, à l’Université de Strasbourg/Institut de Médecine Légale - Laboratoire Anthropologie Moléculaire et Imagerie de Synthèse (AMIS) - UMR 5288 du CNRS - Strasbourg - Rapporteur
Luc CHASSAGNE, Professeur des Universités, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire d’Ingénierie et des Systèmes de Versailles (LISV) - Vélizy - Directeur de thèse
Philippe DE MAZANCOURT, Professeur des Universités-Praticien Hospitalier, au CHI de Poissy St-Germain-en-Laye/Service de Biochimie et Biologie Moléculaire - Poissy - Co-directeur de thèse
Elizabet PETKOVSKI, Docteur, au Laboratoire National/Service Identification Génétique - Luxembourg (Grand-Duché de Luxembourg) - Examinateur
Patrick TABELING, Directeur de Recherche, à l’Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la ville de Paris (ESPCI) - Paris - Examinateur
François RIEUL, Ingénieur, à Morpho - Osny - Invité
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