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LE MAGAZINE DES INGÉNIEURS DE L’ARMEMENT - N°125
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MICROFLUIDIQUE ET IMMUNOTHÉRAPIES
Par Gustave Ronteix, IA, Thèse de doctorat soutenue le 15/12/2021 :
Inférence des interactions cellule-cellule à partir de l’analyse quantitative d’images de microscopie
L’interdisciplinarité permet de faire progresser la recherche. Ingénieurs, vous avez une 
place à prendre dans la santé !
JEUNES IA
des “checkpoint inhibitors” et le 
prix Nobel de médecine associé en 
2018. L’idée directrice de mon travail 
est de démontrer que les nouvelles 
techniques de culture cellulaire em­
ployant la microfluidique peuvent 
être adaptées aux problématiques 
spécifiques des immunothérapies. 
Non seulement j’ai pu montrer que 
cela fonctionne (les cellules immu­
nitaires survivent dans nos puces 
microfluidiques et tuent les cellules 
tumorales de façon similaire à ce 
qui a été rapporté dans la littérature 
scientifique), mais j’ai aussi prouvé que l’élimination des 
tumeurs repose sur plusieurs mécanismes coopératifs 
entre les cellules immunitaires. Chaque expérience dans 
nos puces permet la prise de milliers d’images qu’il faut 
ensuite analyser de façon quantitative pour en extraire 
les paramètres pertinents. Grâce à la qualité des don­
nées récoltées et à des modèles mathématiques, j’ai pu 
décrire dans le détail les mécanismes d’accumulation 
collective des cellules immunitaires sur les tumeurs.
Cependant, mes travaux ne sont qu’un point de départ 
pour l’étude de l’activité anti-cancéreuse du système 
immunitaire. Mon laboratoire a remporté une bourse 
de recherche hospitalo-universitaire (RHU) afin d’utiliser 
ce système pour étudier des cellules tumorales de pa­
tientes atteintes du cancer du sein et analyser l’impact 
de plusieurs traitements expérimentaux. 
Le software à l’assaut de la biologie
Mes travaux illustrent une tendance de fond de,la re­
cherche pharmaceutique : allier hardware, software et 
biologie pour débloquer des pistes thérapeutiques plus 
rapidement et à moindre coût. Cette évolution fondée 
sur la superposition des techniques se fait aussi sen­
tir dans des domaines plus proches des missions de la 
DGA, et le COVID-19 en est une illustration : en alliant 
séquençage à très large échelle avec des outils infor­
matiques puissants, les autorités britanniques suivent 
l’évolution épidémique au jour le jour avec une granu­
larité inimaginable il y a quelques années. Il y a dix ans, 
l’investisseur Marc Andreessen déclarait que “software 
is eating the world”, c’est au tour de la biologie de pas­
ser à table. 
(Gauche) Les puces microfluidiques utilisées au laboratoire de Microfluidique Physique et Bio-ingé­
nierie. (Droite) Chaque puce contient 236 gouttes contenant des cellules tumorales et immunitaires.
90% des molécules qui commencent leurs essais cli­
niques échouent à obtenir leur autorisation de mise sur 
le marché. Les raisons sont nombreuses : manque d’ef­
ficacité chez les patients, effets secondaires trop dan­
gereux etc. Une cause est la distance entre la paillasse 
du laboratoire et le patient. Les chercheurs, pour des 
raisons pratiques, effectuent le plus souvent leur travail 
sur des cultures cellulaires en 2D (ici, imaginez les boîtes 
de Petri que des scientifiques regardent avec attention 
dans votre film préféré). Or, la susceptibilité des cellules 
dans ces conditions artificielles est parfois très différente 
de ce qu’elle est conditions réelles (i.e. dans le corps du 
malade), ce qui cause des échecs lors du processus de 
validation des médicaments.
La microfluidique : une technologie prometteuse
Entre ici la microfluidique. Au début des années 2000, 
un trio de chercheurs de Harvard et du MIT - White­
sides, Quake et Weitz - développe des techniques pour 
créer et déplacer des gouttes de quelques milliardièmes 
de litres (environ mille fois plus petites que des gouttes 
de pluie). La France s’est imposée comme l’un des 
pôles mondiaux de l’application de la microfluidique 
en santé, tant en recherche (laboratoires de Jerome 
Bibette, Andrew Griffiths ou Jean-Christophe Baret no­
tamment) qu’en industrie (Stilla Technologies, Treefrog 
Therapeuthics etc.).
Une thèse interdisciplinaire
A l’intersection de ces sujets, ma thèse cherche à al­
lier microfluidique et immunothérapies. Cette nouvelle 
classe de traitements contre le cancer a connu une ex­
plosion depuis une dizaine d’années et la découverte