Développement d’un système microfluidique pour la micro-irradiation de cellules non adhérentes et d’organismes pluricellulaires. Application à l’étude des effets des rayonnements ionisants sur la maladie de Parkinson

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Prise de fonction : octobre 2023

Durée : 18 mois

Lieu de travail : Site CEA de Cadarache (Bouches du Rhône). Quelques déplacements seront à prévoir en France et à l’étranger.

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Les missions de l'IRSN sont déclinées dans trois pôles de compétence : sûreté nucléaire ; défense, sécurité et non-prolifération ; santé environnement.  Le Pôle Santé Environnement regroupe deux directions. La première, dédiée à la santé, est à finalités médicale, sanitaire et d'urgence ; la seconde, traite des questions liées à l'environnement, à sa surveillance et aux déchets radioactifs.

Au sein de la Direction de la Santé et du Service de recherches en dosimétrie (SDOS), le Laboratoire de micro-irradiation, de métrologie et de dosimétrie des neutrons (LMDN) dispose de la plateforme de micro-irradiation MIRCOM, qui offre la possibilité de délivrer un nombre prédéterminé d'ions de caractéristique définie (type et énergie) dans une zone spécifique des cellules, du noyau ou du cytoplasme, avec une résolution spatiale de l'ordre du micromètre. Cette plateforme permet ainsi d'étudier les liens entre les dommages subcellulaires initiaux, liés au transfert de l'énergie du rayonnement ionisant à l'échelle cellulaire, et leurs effets biologiques précoces et plus tardifs.

Le sujet de post-doctorat proposé s'inscrit dans le cadre de l'optimisation de la micro-irradiation d'échantillons biologiques sur le microfaisceau MIRCOM. Doté d'une ligne de faisceau horizontale, le microfaisceau permet de cibler des cellules adhérentes, comme par exemple des fibroblastes ou des cellules endothéliales. Toutefois, l'irradiation d'autres types d'échantillons comme des cellules non adhérentes ou des organismes pluricellulaires peut devenir complexe en raison des difficultés à immobiliser l'échantillon. Dans le but d'élargir les possibilités de micro-irradiation de MIRCOM, un système microfluidique sera développé, permettant d'assurer l'immobilisation de plusieurs types d'échantillons tout en maintenant une micro-irradiation rapide et répétable.

Le poste proposé est un contrat postdoctoral de 18 mois, visant à concevoir et mettre en oeuvre un tel système microfluidique, pour l'irradiation d'organismes multicellulaires microscopiques comme le vers nématode Caenorhabditis elegans et de cellules non-adhérentes. Ce système sera ensuite appliqué à l'étude des effets des rayonnements ionisants sur la maladie de Parkinson. En effet, les mécanismes d'induction de la maladie de Parkinson ne sont pas entièrement compris mais des études indiquent qu'il pourrait y avoir un risque accru de cette maladie lors d'expositions aux rayonnements ionisants.

Système microfluidique.

Le travail du (de la) post-doctorant(e) consistera tout d'abord à développer un système microfluidique adapté au microfaisceau MIRCOM, qui pourra se baser sur les systèmes existants (Keil et al., 2017 ; Buonanno et al, 2013; Suzuki et al., 2018; Garty et al., 2011). Elle (il) proposera un outil présentant une polyvalence suffisante pour permettre de traiter des organismes multicellulaires comme les C. elegans ou des cellules non adhérentes.

Le(a) candidat(e) devra ensuite réaliser une caractérisation minutieuse du dépôt d'énergie et de la précision du ciblage du microfaisceau, tout en vérifiant que le système microfluidique n'affecte pas la physiologie des vers ou des cellules. Le nombre d'ions traversant la puce microfluidique ultra-mince sera évalué à l'aide du détecteur de traces d'ions CR-39 placé sous la puce microfluidique. Ce détecteur permettra la mesure de la diffusion du faisceau ionique, due aux traversées des ions dans les différentes couches de matériaux avant d'atteindre l'échantillon biologique. La compatibilité de ce système avec le maintien normal des fonctions physiologiques des échantillons biologiques sera évaluée en analysant des comportements spécifiques des neurones dopaminergiques tels que les comportements d'alimentation ou de chimiotaxie d'une part, et la survie cellulaire d'autre part.

Le(a) candidat(e) sera ensuite amené(e) à tester les performances du système microfluidique sur C. elegans dans le cadre d'une problématique d'étude des effets des rayonnements ionisants sur la maladie de Parkinson. Cette maladie implique une dégénérescence progressive des neurones dopaminergiques, dans une zone du cerveau liée aux fonctions motrices volontaires.

Le C. elegans possède 8 neurones dopaminergiques,  qui seront spécifiquement ciblés à l'aide du microfaisceau. Le(a) candidat(e) proposera de réaliser différentes mesures afin d'analyser l'effet des rayonnements ionisants sur ces neurones dopaminergiques (par exemple l'analyse du dysfonctionnement mitochondrial et des protéines impliqués dans la maladie, de la survie des neurones dopaminergiques, des comportements dopaminergiques tels que le ralentissement basal du comportement alimentaire ou la chimiotaxie). Ces mesures seront réalisées sur une gamme de dépôt d'énergie faibles à élevés, afin de comparer les effets de faibles et fortes doses.

Ces travaux devront donner lieu à au moins deux publications dans des journaux à comité de lecture.

Profil recherché

• Formation : Doctorat en Biologie, en Bioingénierie ou Biomécanique.

• Compétences requises : Le(a) candidat(e) devra avoir des compétences fortes dans le domaine de la microfluidique. Des connaissances générales en biologie, biologie moléculaire, neurologie seront appréciées.

• Qualités requises : autonomie et rigueur, capacités d’analyse et de synthèse, capacité à travailler sur des sujets multidisciplinaires, créativité, qualités rédactionnelles et de présentation orale, maîtrise de l’anglais, esprit d'équipe.