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Jacques Lewiner "La microfluidique est par essence pluridisciplinaire"

Alexandre Couto

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Jacques Lewiner

© Heinz Troll / Office Européen des Brevets

A l'occasion de la seconde édition du rendez-vous Summer School : Microfluidic for health, organisé du 26 au 30 août, par l'école supérieure de physique et de chimie industrielle de la ville de Paris (ESPCI), son directeur scientifique honoraire Jacques Lewiner, revient pour nous sur les récentes évolutions de la microfluidique et la place de la France dans ce domaine.

Le concept de microfluidique est apparu au début des années 80. Aujourd’hui les projets n’ont jamais été aussi nombreux dans ce domaine. Pourquoi ?

Effectivement, il y a 30 ans la plupart des grands principes de la mécanique des fluides étaient connus. Le calcul des écoulements était maitrisé. Parallèlement, la montée en puissance de la microélectronique à l’époque a amorcé le mouvement vers plus de miniaturisation. Or, en réduisant toujours plus la taille des canaux des circuits fluidiques, pour atteindre aujourd’hui quelques micromètres, nous avons atteint les limites des lois de la physique telles que nous les connaissions. Donc oui, la microfluidique a débuté dans les années 80, mais pendant plusieurs décennies nous avons dû littéralement défricher une nouvelle discipline de la physique. Cela s’est traduit, il y a 25 ans par l’ouverture de trois laboratoires dédiés à la microfluidique au sein de l’école supérieure de physique et de chimie de Paris, à l’époque où j’étais directeur scientifique sous la direction de Pierre Gilles de Gennes. Aujourd’hui, ces travaux ont suffisamment maturé et les idées d’applications commencent à germer.

Cette deuxième édition de la Summer School : Microfluidic for Health met particulièrement en avant les startups. Quelle est leur place dans l’écosystème de la microfluidique ?

Ce sont les principaux vecteurs d’innovations. Les grands groupes s’inscrivent dans leur sillage et vont, à un moment apporter leur puissance, mais les jeunes pousses, qui sont apparus pour la plupart il y a une dizaine d’années, développent une vision forte autour de leurs technologies. Une chose est sûre, leur diversité est un excellent indicateur du potentiel d’innovation de la microfluidique. Par ailleurs, la flexibilité de ces petites structures les rend plus perméables aux idées issues d’autres disciplines. Les profils des participants à cette seconde Summer School sont très variés et issus de de cultures différentes : médecine, biologie, électronique, chimie, physique… la microfluidique est par essence pluridisciplinaire et c’est du mélange des cultures qu’émerge l’innovation.

Quelles sont aujourd’hui les principales applications de la microfluidique ?

Le domaine de la santé est particulièrement intéressé, notamment pour la découverte de nouveaux médicaments. Que ce soit pour les antibiotiques ou les anti tumoraux on cherche de nouvelles molécules. Les recherches dans ce domaine utilisent des robots qui prennent les molécules pour les placer sur des plaques d’expérimentation. Ces équipements permettent de tester 24 heures sur 24, à une vitesse de quelques coups par seconde. La microfluidique, en créant des trains de milliers de gouttes, qui sont autant de boites de Pétri miniatures, permet de faire passer l’analyse de molécules cytotoxiques ou d’antibiotiques à très grande échelle. La microfluidique joue également un rôle dans ce que nous appelons la galénique, c’est-à-dire dans le mode d’administration des médicaments. En effet, les substances actives des médicaments sont généralement considérées comme des intrus par le corps humains qui les combat. Pour palier cela, les médicaments sont généralement surdosés. En encapsulant les principes actifs dans une substance biocompatible perméable et en « programmant » cette perméabilité pour  diffuser la molécule dans l’organisme, nous facilitons son acceptation par le corps humain et réduisons la dose nécessaire.

Enfin, la microfluidique a des applications en génomique, notamment pour étudier des cellules individuellement. Elle permet une analyse plus directe du génome,  limitant l’utilisation de la méthode statistique actuellement utilisée. On appelle cela le « single cell analysis », et il s’agit d’une discipline qui se développe rapidement. Stilla Technologies, une startup française basée à Paris est bien avancée dans ce domaine.

D’autres secteurs sont-ils intéressés par cette technologie ?

Oui, la startup Capsum a eu l’idée de viser un marché légèrement plus facile que le médicament : la cosmétique. Le principe actif des crèmes de soins réagit avec l’oxygène et créer des radicaux libres. Pour éviter cela, la microfluidique permet d’encapsuler le principe actif dans une enveloppe, qui s’écrase lors de l’application, et le principe actif est extrait. Enveloppe et principe actif sont intégrés dans la crème. Capsum a commencé la commercialisation de ce procédé auprès des grands noms de la cosmétique.

Cette idée d’une diffusion programmée de principe actif peut également être appliquée aux produits phytosanitaires pour réduire la quantité de pesticides utilisés. Je ne peux pas trop m’avancer dessus, mais il y a également des applications dans le domaine des carburants pour limiter les émissions nocives. L’exploitation pétrolière est également intéressée pour simuler le réseau capillaire des certaines roches et optimiser les forages.

Comment se positionne la recherche française en microfluidique au niveau international ?

La recherche française est très avancée, mais elle pâtit d’un manque de visibilité à l’échelle mondiale. Le paysage de la recherche est très morcelé et il manque cette capacité à mélanger efficacement les cultures pour générer des innovations de rupture. Pour répondre à cela, nous avons le projet de créer, en Ile-de-France, un institut de l’innovation en santé. Il s’agirait d’une maison ouverte où un chercheur pourrait venir pendant un an ou deux pour travailler avec des homologues d’autres organismes. Cet organisme serait inspiré du biodesign center à Stanford, aux Etats-Unis. Il s’agit d’un bâtiment où des médecins, des chirurgiens, des biologistes, des électroniciens, des mécaniciens peuvent venir. Généralement, ils restent un temps, puis ils déposent des brevets. Pour l’Ile-de-France, l’idéal serait d’adosser cet institut avec l’écosystème, très riche, déjà en place sur Paris, avec ses université et ses incubateurs. Un rapprochement avec l’incubateur Paris Biotech, situé à l’hopital Cochin, pourrait être très intéressant.

 

 

 

 

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