Trier des globules blancs en un temps record

Vladimir Gauthier, doctorant à l’institut FEMTO-ST, vient de remporter le second prix du concours national Chercheurs-Entrepreneurs Challenge pour un projet de création d’entreprise dérivé de son travail de thèse. Il a mis au point un procédé permettant de sélectionner très rapidement des cellules immunitaires qui seront ensuite utilisées à des fins thérapeutiques.

C’est à la fin de ses études d’ingénieur en mécanique que Vladimir Gauthier est arrivé à l’institut FEMTO-ST, à Besançon, pour son stage de fin d’études. « Le sujet, qui portait sur la micromanipulation par champ magnétique, m’intéressait », explique-t-il. À la fois attiré par la recherche académique et par l’idée de créer sa propre entreprise, il décide de candidater à une de bourse de thèse « Docteur entrepreneur ». Ces financements offerts par la Région Bourgogne-Franche-Comté s’adressent aux jeunes chercheurs qui mènent des travaux valorisables sous forme d’applications industrielles. C’est ainsi que Vladimir Gauthier entame son doctorat au département Automatique et systèmes micro-mécaniques (AS2M) de l’institut FEMTO-ST, sous la direction d’Aude Bolopion et de Michael Gauthier. Son sujet de thèse mêle mécanique, électricité, informatique et mathématiques, avec une pointe de biologie. Un savant cocktail dont l’objectif final est de contribuer à la fabrication de médicaments de thérapie innovante.

Comment ? En facilitant le tri de globules blancs utilisés en immunothérapie. Cette famille de traitements utilisés pour lutter contre le cancer consiste à renforcer, par différentes méthodes, la réponse du système immunitaire. Dans le cas qui nous intéresse, il s’agit de détecter, parmi tous les globules blancs, les lymphocytes T spécialement équipés pour reconnaître les cellules cancéreuses, et de les multiplier ensuite pour les réinjecter en masse au patient. Jusqu’à présent, la seule manière de les obtenir était d’aller les chercher chirurgicalement dans la tumeur. Le travail de thèse de Vladimir Gauthier a consisté à mettre au point une méthode précise, efficace et rapide pour les isoler à partir d’un simple échantillon de sang. Or, ces lymphocytes T « bien équipés » sont très rares dans la circulation sanguine, de l’ordre de 1 pour 100 000.

Micromanipulation sans contact

Pour identifier les lymphocytes T capables de reconnaître les cellules cancéreuses, on utilise une technique classique de marquage fluorescent1. La difficulté consiste ensuite à séparer ces fameux globules blancs des autres. « Pour la manipulation de cellules on privilégie les méthodes sans contact, car un système robotisé serait trop lourd et trop lent », explique Vladimir Gauthier. Sa technique repose sur l’utilisation d’un champ électrique qui permet de dévier les cellules afin de les orienter correctement. « C’est le principe de la diélectrophorèse. L’échantillon prélevé dans le sang du patient passe dans un tout petit canal avec une entrée et deux sorties. Autour de ce canal il y a un réseau d’électrodes qui émet un champ électrique qui va guider les cellules. »

Les lymphocytes T correctement marqués sont reconnus dans le flux grâce à une caméra ultra rapide couplée à un système informatique. Il faut ensuite appliquer au bon moment le bon champ électrique pour les séparer du reste et les faire aboutir dans le bon canal. La lourde tâche qui incombait au jeune chercheur était d’optimiser la conception des électrodes et d’établir une loi de commande permettant d’établir et d’ajuster en permanence le champ électrique de façon à manipuler les cellules le plus vite possible. Pour ce faire, Vladimir Gauthier a d’abord utilisé la modélisation informatique, puis réalisé des essais avec des microbilles de verre dont les propriétés électriques sont similaires à celles des globules blancs. Il arrive à des performances remarquables : 300 cellules triées à la seconde. Prochaine étape : les essais avec de vrais lymphocytes au printemps prochain. « J’espère avoir un premier prototype opérationnel en 2019 », prévoit le jeune chercheur, qui vient tout juste de terminer sa thèse.

CellSelect

En parallèle, Vladimir Gauthier a suivi un master Management et administration des entreprises (MAE) en Entrepreneuriat et innovation. Il participe actuellement aux formations du PEPITE et de l’incubateur DécaBFC, dans l’objectif de créer une entreprise baptisée CellSelect pour industrialiser et commercialiser son dispositif. « Cette technique est une bonne alternative à la cytométrie de flux qu’on utilise classiquement en biologie pour trier des cellules. En effet, la cytométrie de flux s’effectue en milieu ouvert et non stérile, ce qui la rend inadaptée à la production de médicaments de thérapie innovante, contrairement à la nouvelle méthode sur laquelle je travaille » remarque le jeune chercheur. Le potentiel de sa démarche a été remarquée puisqu’elle l’a menée à la deuxième place du podium du Chercheur-Entrepreneurs Challenge lors de la finale nationale qui s’est tenue à Paris le 22 novembre dernier.

Pour poursuivre ses travaux, Vladimir Gautier a obtenu une bourse de post-doctorat de la Région Bourgogne-Franche-Comté. D’ici quelques années, non seulement il aura peut-être créé son entreprise, mais il aura surtout fini d’élaborer un procédé qui améliorera les thérapies employées dans la lutte contre le cancer.

1 On accroche des « billes fluorescentes » sur les antigènes présents à la surface des lymphocytes que l’on recherche, ce qui permet de les distinguer des autres.