D´ eplacement de cellules non marqu´ ees

La neutralit´e des lymphocytes T (Jurkat) vis-`a-vis des guides d’onde ´etant acquise, nous avons donc cherch´e `a d´eplacer d’autres ´echantillons biologiques, comme les ´erythrocytes ou les levures, d´ej`a utilis´es dans des dispositifs bas´es sur des pinces optiques [52]. Ces mod`eles ont ´

et´e choisis en raison d’un indice optique assez important, ce qui laisse pr´esager a priori d’un comportement assez diff´erent.

Propulsion optique de cellules sanguines sont des globules rouges, simplement m´eheuuuu bbbLes cellules ont ´et´e pr´epar´ees par dilution d’une goutte de sang frais dans du mannitol (280 mM) suppl´ement´e en EDTA `a 0.5 mM pour pr´evenir la coagulation. On d´epose ensuite d´elicatement une goutte de ce m´elange en surface d’un guide d’onde de nitrure de silicium (10 µm de large, 60 mW inject´es). Note : l’´echantillon de travail est issu de sang total. Si les h´ematies y sont tr`es majoritaires, les autres cellules du sang sont ´egalement pr´esentes.

Les h´ematies sont propuls´ees sur le guide sans aucun marquage. La vitesse de d´eplacement est plutˆot faible, de l’ordre de 1 µm/s pour une puissance inject´ee de 60 mW. Si on se limite `a des crit`eres morphologiques, les cellules d´eplac´ees ne semblent pas subir de dommages visibles durant cette propulsion. De plus, cette propulsion ne n´ecessite aucun marquage.

Propulsion optique de levures Dans le mˆeme cadre, nous avons test´e le d´eplacement de NNous avons ´egalement tent´e de d´eplacer des levures par la mˆeme m´ethode. La levure utilis´ee est de la levure de boulanger, Saccharomyces cerevisiae, dont les individus ont une taille comprise entre 6 et 8 microns environ. On rappelle que la litt´erature ne donne pas de valeur consensuelle concernant l’indice optique des levures, mˆeme s’il semble compris entre 1,36 et 1,40 [52].

Fig. 3.19 – D´emonstration de la propulsion optique de cellules sanguines sur des guides en ni- trure de silicium. Les h´ematies sont propuls´ees le long du guide par la pres- sion de radiation `a des vitesses de l’ordre du micron par seconde. Cette propulsion ne n´ecessite aucun mar- quage.

L’´echantillon peut dans ce cas ˆetre pr´epar´e de plusieurs fa¸cons diff´erentes. En effet, la mem- brane particuli`erement r´esistante de ces levures lui permet de supporter une gamme de pression osmotique assez large. En cons´equence, le milieu liquide de suspension utilis´e dans notre proto- cole exp´erimental pourra ˆetre de l’eau, du mannitol 280 mM, ou encore une dilution de cette derni`ere solution.

est α- Propulsion de levures dans l’eaudDans le mˆeme cadre nnn n

Nous avons test´e le d´eplacement de levures Saccharomyces cerevisiae plac´ees dans l’eau (n = 1, 333) sur un guide de 8 µm de large et avec une puissance guid´ee d’environ 45 mW. Dans ce milieu, les levures se d´eplacent `a une vitesse d’environ 4µm/s (cf figure 3.20) en poussant les levures parfois immobilis´ees sur le guide (fl`eches rouges sur la figure 3.20).

est β- Propulsion de levures dans du mannitol `a 280mMdDans le mˆeme cadre nnn n Nous avons test´e ensuite le d´eplacement de levures Saccharomyces cerevisiae plac´ees dans du mannitol `a 280mM (n = 1, 341) sur un guide de 5 µm de large et avec une puissance guid´ee d’environ 45 mW. Dans ce milieu, les levures se d´eplacent `a des vitesses inf´erieures ou ´egales au micron par seconde. (cf figure 3.21). Ceci pourrait ˆetre dˆu `a l’augmentation de l’indice optique du milieu environnant par rapport `a l’indice optique des objets d´eplac´es (nous avons vu l’importance de ce param`etre dans le chapitre 1 `a la section 1.2.2.3).

Mais un autre param`etre peut expliquer la r´eduction de la vitesse de d´eplacement de Saccha- romyces cerevisiae `a puissance inject´ee ´egale : l’augmentation de la viscosit´e du milieu. En effet,

Fig. 3.20 – D´emonstration de la propulsion optique de Saccharo- myces cerevisiae dans l’eau sur des guides en nitrure de silicium. Les levures sont propuls´ees le long du guide par la pression de radiation `a des vitesses de l’ordre de 4µm/s (fl`eches noires). Cette propulsion ne n´ecessite aucun marquage. On notera que les le- vures parfois immobilis´ees sur le guide (fl`eches rouges) sont pouss´ees par les levures en mouvement.

le mannitol `a 280 mM est plus visqueux que l’eau pure utilis´ee pr´ec´edemment, ce qui produit des forces de frottement plus grandes sur les particules en d´eplacement.

Fig. 3.21 – D´emonstration de la propulsion optique de Saccharo- myces cerevisiae dans le manni- tol `a 280mM sur des guides droits en nitrure de silicium. Les levures sont propuls´ees le long du guide par la pression de radiation `a des vitesses inf´erieures ou ´egales au micron par seconde. Ceci pourrait s’expliquer par l’augmentation de l’indice optique du milieu environnant par rapport `a l’in- dice optique des objets d´eplac´es.

est γ- Propulsion de levures dans du mannitol dilu´edDans le mˆeme cadre nnnn nnbb Voulant d´emontrer que l’augmentation de l’indice optique du milieu environnant par rapport `a l’indice optique des objets d´eplac´es pouvait expliquer les moins bonnes performances obtenues en d´epla¸cant des levures dans le milieu mannitol (indice optique 1,34) plutˆot que dans l’eau ((indice optique 1,33) nous avons d´eplac´e des levures dans une solution dilu´ee au 1/2 du tampon de mannitol (concentration de mannitol `a 140 mM). Malheureusement, les r´esultats obtenus ne nous permettent pas d’identifier quel ph´enom`ene est pr´epond´erant `a cause d’une dispersion importante sur les vitesses qui ne nous autorise pas `a ´etablir de tendance g´en´erale.

Les vitesses moyennes obtenues dans ce cas sont l´eg`erement inf´erieures au micron par seconde.

est δ- Viabilit´e des levures d´eplac´eesdDans le mˆeme cadre n La m´ethode d’estima dDansLa m´ethode d’estimation de la viabilit´e par comptage au bleu trypan, d´ecrite au chapitre pr´ec´edent (section 2.9.2), a permis d’analyser l’influence des exp´eriences de d´eplacement optique sur les levures. Les r´esultats montrent une viabilit´e de 86% pour le groupe de levures t´emoin n’ayant subi aucun test de d´eplacement. Ces valeurs proviennent des r´esultats men´es sur 11 exp´eriences, pour une dur´ee moyenne de d´eplacement de 17 minutes. La diff´erence sur la valeur estim´ee de la viabilit´e n’´etant pas significative, on peut en conclure que l’impact du d´eplacement optique sur la viabilit´e d’une cellule de levure est n´egligeable.

Propulsion optique de particules issues du pollen Dans le mˆeme cadre, nous avons

Voulant d´emontrer que ce concept de d´eplacement optique ´etait ´egalement applicable `a d’autres particules microm´etriques biologiques, nous avons cherch´e un mod`ele v´eg´etal simple. Nous nous sommes tourn´es vers le pollen, dont les grains sont, a priori, un bon mod`ele pour r´ealiser une telle d´emonstration. Le mat´eriel utilis´e se pr´esente sous la forme d’un assemblage de pollen de plusieurs origines, r´ev´el´e par des pelotes de couleur et d’aspect diff´erent. Nous avons resuspendu chaque vari´et´e pr´esente dans l’´echantillon de d´epart. Nous avons ensuite test´e le comportement de ces diff´erents grains de pollen sur les guides d’ondes. Cependant, leur taille tr`es importante, de l’ordre de 50 `a 100 microns n’a pas permis leur d´eplacement. Mais `a cette occasion, nous avons mis en ´evidence, aux cˆot´es des grains de pollen, une sous-population d’individus tr`es diff´erents et beaucoup plus petits, d´ecrits au chapitre pr´ec´edent dans la section 2.5.4.2. Cette population `

a d´evoil´e un excellent comportement, en se d´epla¸cant `a des vitesses de l’ordre de 12µm/s sur les guides optiques, pour 40 mW de puissance inject´ee environ (voir la figure 3.22).