Thèse Approche Multimodale Label-Free pour l'Évaluation Quantitative de la Viabilité Cellulaire par Imagerie Hyperspectrale et Bio-Impédance sur Puce Microfluidique H/F

Doctorat_Gouv

Établissement : Université de Lorraine
École doctorale : IAEM - INFORMATIQUE - AUTOMATIQUE - ELECTRONIQUE - ELECTROTECHNIQUE - MATHEMATIQUES
Laboratoire de recherche : IJL - INSTITUT JEAN LAMOUR
Direction de la thèse : Djilali KOURTICHE ORCID 0000000230829835
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-07-31T23:59:59

L'évaluation de la viabilité cellulaire constitue un enjeu majeur en biologie cellulaire et en recherche biomédicale, notamment dans les domaines du criblage pharmacologique et des thérapies cellulaires. Les méthodes conventionnelles reposent principalement sur des tests destructifs ou des marquages fluorescents, limitant le suivi des cultures cellulaires.

Les approches label-free représentent une alternative prometteuse. L'imagerie hyperspectrale (HSI) permet d'extraire des signatures optiques liées à l'état morphologique et métabolique des cellules, tandis que l'analyse de bio-impédance électrique (BIA) fournit des informations complémentaires sur leurs propriétés électriques intracellulaires. Dans ce projet, les mesures de bio-impédance sont réalisées au sein d'une puce microfluidique instrumentée intégrant des micro-électrodes.

Bien que l'HSI et le BIA aient démontré individuellement leur potentiel pour l'évaluation label-free de la viabilité cellulaire, leur intégration conjointe dans un dispositif microfluidique de type lab-on-a-chip demeure encore peu explorée. Cette thèse vise à développer une approche multimodale, non destructive et interprétable, combinant mesures optiques et électriques sur une même puce.

Les approches label-free unimodales présentent des limitations en termes de robustesse et de capacité de généralisation. L'imagerie hyperspectrale capture des signatures optiques associées au métabolisme et à la morphologie cellulaire, tandis que la Bio-impédance électrique caractérise les propriétés diélectriques des cellules (capacitance membranaire, conductivité cytoplasmique). Leur combinaison au sein d'un dispositif microfluidique intégré constitue une avancée instrumentale et méthodologique significative, susceptible d'améliorer la précision et l'interprétabilité des modèles de classification.

-Élaborer et valider expérimentalement un classifieur multimodal capable de discriminer les différents états de viabilité cellulaire.
-Quantifier le gain de performance apporté par la fusion multimodale par rapport aux approches unimodales, en termes de précision, de robustesse et de capacité de généralisation.
-Identifier un sous-ensemble réduit de bandes spectrales permettant de conserver des performances proches de celles du modèle complet, en vue d'une intégration dans des systèmes opto-électroniques compacts embarqués sur une puce microfluidique.
-Étudier la faisabilité de la discrimination cellulaire ( normales, cancéreuses...) à partir des signatures multimodales acquises.