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Nos Thèses par thème

Sciences du vivant >> Biotechnologie, biophotonique
3 proposition(s).

Nanophotonique appliquée à la détection biomoléculaire ultrasensible

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Chimie des Matériaux et des Interfaces

physique et nanosciences

01-11-2019

SL-DRT-19-0444

olivier.constantin@cea.fr

Il existe une forte pression du marché pour développer des biocapteurs intégrés, rapides et ultrasensibles, capables d'extraire des informations au niveau moléculaire, dans le cadre de systèmes in situ ou portables destinés à être utilisés dans des applications de soins de santé de routine ou personnalisées. De tels dispositifs pourraient permettre de réaliser des protocoles biologiques sans amplification, leur sensibilité élevée permettant la détection de molécule unique (SMD). Cette thèse vise à développer des architectures originales de biocapteurs permettant une acquisition ultra-rapide et ultra-sensible, en exploitant les propriétés uniques de réseaux de photodétecteurs à nanofils associés à des marqueurs biocompatibles à quantum dots afin d'améliorer leur sensibilité et spécificité ; tout en limitant leur sensibilité aux perturbations environnementales (rapport signal-sur-bruit élevé) ; et sans préjudice de la capacité future à intégrer cette technologie de manière très dense (pas submicronique entre pixels de détection). Nous proposons de démontrer la détection d'émission lumineuse par des fluorophores ou des points quantiques greffés sur des biomolécules, dans des longueurs d'onde comprises dans le domaine spectral visible, par des réseaux de photodétecteurs à nanofils d'AsGa. Un premier prototype devra être dimensionné et fabriqué pour fonctionner aux longueurs d'onde choisies parmi celles émises par des marqueurs fluorescents ou des QD commerciaux. Un prototype multi-longueur d'onde sera considéré comme une perspective. Les performances du prototype seront qualifiées avant et après intégration microfluidique, puis les performances du biocapteur seront caractérisées pour viser la détection de molécules uniques. Outre une formation en physique orientée "nano", le(la) candidat(e) devra être ouvert(e) aux applications biologiques, ainsi qu'aux problématiques d'intégration du prototype de détecteur dans un dispositif micro-fluidique fonctionnel.

Amélioration de la captation du CO2 par les microalgues via une approche combinant génétique, métabolique et biotechnologie

DPACA (CTReg)

Autre

biologie végétale, biotechnologie, microbiologie

01-10-2019

SL-DRT-19-0471

florian.delrue@cea.fr

L'amélioration de la captation du CO2 par les microalgues représente un défi majeur pour l'industrie en développement des microalgues. Cette amélioration suscite un grand intérêt car elle permettra d'augmenter considérablement la productivité en biomasse des microalgues, de réduire les coûts de l'étape de culture et également d'augmenter la capacité de bioremédiation des fumées industrielles des microalgues. Des souches de microalgues présentant des taux de photosynthèse élevés ont été obtenus lors de précédents travaux. Au cours de ce projet de thèse, elles seront étudiées pour leur capacité accrue à capter le CO2. Les souches les plus performantes seront caractérisées de manière approfondie. Tout d'abord, une approche génétique sera menée à travers des essais de complémentation. Ensuite, les métabolites produits pendant la photosynthèse seront déterminés et mesurés afin de produire un schéma permettant de comprendre les raisons de l'amélioration de la fixation de CO2. Enfin, ces mutants seront cultivés dans des photobioréacteurs entièrement instrumentés pour adopter une approche biotechnologique. Cette approche utilisant des techniques diverses et complémentaires (génétique, métabolique et processus) permettra une meilleure compréhension de la captation du CO2 par les microalgues.

Microscopie hyperspectrale et tomographie en coherence optique parallèle avec un spectroimageur à transformée de Fourier statique

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Imagerie et Systèmes d'Acquisition

Formation générale, ou bien formation en optique et de bonnes compétences en réduction des données

01-09-2019

SL-DRT-19-0576

jean-charles.baritaux@cea.fr

En Spectroscopie à Transformée de Fourier on mesure le degré de cohérence de la lumière dans un interféromètre pour remonter au spectre. On parle de spectromètre à Transformée de Fourier statique lorsque l'interférogramme est enregistré en une seule exposition, sans déplacement de pièce mécanique. Récemment ce concept a été étendu à l'imagerie hyperspectrale pour le domaine du Spatial en utilisant un nouvel arrangement d'interféromètre statique que l'on positionne devant un capteur matriciel. Outre l'imagerie hyperspectrale, une possibilité qui reste inexplorée à ce jour est d'employer cet interféromètre pour l'imagerie par Tomographie en Cohérence Optique (OCT). Dans la thèse, qui est une collaboration entre l'Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG) et le CEA Leti, nous proposons d'étudier cette nouvelle méthode d'imagerie OCT. On pourra également envisager de coupler les deux modalités (OCT et imagerie hyperspectrale) dans un système d'imagerie rapide permettant d'adresser de nombreuses applications santé et en imagerie du vivant. L'étudiant développera un système de microscopie autour de ce nouveau concept d'imageur ainsi que les outils numériques de traitement des interférogrammes. Ce sujet s'adresse à un étudiant avec une formation en optique et de solides compétences en traitement des données, ou bien un étudiant avec une formation générale. Un fort intérêt pour la biophotonique et l'imagerie du vivant est attendu.

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