Note ABES Développement d'un microsystème étirable pour l'étude de l'activité électrique de cellules neuronales sous contrainte mécanique Development of a stretchable microsystem for the study of electronic activity of neuronal cells under mechanical strain Support étirable Stretchable microsystem 681.757 Microélectrodes Micro-fabrication Réseaux neuronaux (physiologie) Propriétés électriques Résines photosensibles Photolithographie Polydiméthylsiloxanes Contraintes (mécanique) Alors que 50 million de personnes souffrent de traumatismes crâniens chaque année dans le monde entier, le choc (stress mécanique externe), engendré à cette occasion sur le réseau neuronal, peut amener à l’apparition de lésions cérébrales traumatiques. A moyen et long termes, ce processus peut entraîner une neuro-inflammation et la manifestation de pathologies telles que la maladie de Parkinson ou d'Alzheimer. Ce travail de doctorat a pour objectif de développer un microsystème étirable pour l’étude électro-mécanique de réseaux de neurones in vitro. Un tel microsystème doit intégrer des électrodes isolantes, mécaniquement robustes sur le support étirable. La première partie de ce travail a consisté en l’étude de la métallisation directe sur PDMS par masquage physique. Ensuite, une couche mince de la résine photosensible ‘SU-8’ a été intercalée entre le PDMS et les métaux permettant ainsi de rigidifier les lignes métalliques et déplacer la contrainte mécanique vers le support de PDMS. Afin d’éviter toute fissure sous contrainte mécanique, l’architecture et l’orientation des électrodes a été étudiée et validée par un modèle physique. Dans un deuxième temps, un microsystème de PDMS/SU-8/Cr-Au/Parylène a ensuite été fabriqué par photolithographie via une technologie planaire et est compatible avec le dispositif commercialisé par MultiChannel System© qui permet de visualiser et d’enregistrer les influx nerveux d’un réseau neuronal mature. Pour la fabrication du microsystème étirable, un procédé de microfabrication complet a été développé pour 3 étapes de photolithographie sur PDMS. La fonctionnalité de ce microsystème a été validée par la visualisation de réponses électriques d’un réseau neuronal au bout de 12 jours in vitro (DIV). Ce microsystème présente des électrodes avec un ratio signal/bruit comparable aux MultiElectrode Array (MEA) commerciaux. 50 million people suffer from head trauma each year worldwide. The shock (external mechanical stress) acting on neural networks insided the brain can lead to the appearance of traumatic brain injuries (TBI). In the short term and long term, this process can lead to neuroinflammation and the manifestation of pathologies such as Parkinson’s disease or Alzheimer’s disease. This thesis aims to develop a stretchable microsystem for the electromechanical study of neural networks in vitro. Such a microsystem must integrate insulated electrodes which are mechanically robust on the stretchable support. The first part of this work consisted in studying the direct metallization on PDMS using physical masking. Next, a patterned photoresist (SU-8) thin film was then used between the PDMS and the metals. The stiff SU-8 shields the metallization from strain—which now occurs in the adjacent PDMS. In order to avoid cracks under mechanical stress, the architecture and orientation of the electrodes has been studied and validated by a physical model. The second part was the fabrication of a PDMS/SU-8/Cr-Au/Parylene stretchable microsystem by photolithography using a planar process developed during the thesis work. The microsystems is compatible with MultiChannel System© commercial device which allows the visualization and recording the nerve impulses of a mature neural network. A microfabrication process has been developed with 3 photolithography steps on a PDMS substrate. The functionality of the microsystem has been validated by the visualization of electrical responses of neural network at 12 days in vitro (DIV). In addition, this microsystem demonstrates a signal/noise ratio comparable to commercial MultiElectrode Array (MEA). Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 10891001 https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDSPI/2019/50376-2019-Baetens.pdf https://theses.hal.science/tel-03196730 https://theses.hal.science/tel-03196730 https://theses.hal.science/tel-03196730 https://theses.hal.science/tel-03196730 https://theses.fr/2019LILUI100/abes https://theses.hal.science/tel-03196730 https://theses.hal.science/tel-03196730 https://theses.hal.science/tel-03196730 Baëtens Tiffany Baëtens 1992-07-20 FR 248850865 https://theses.fr/2019LILUI100 2019LILUI100 https://doi.org/10.70675/dcca4150zb2aez4f75zb791z37069fc0275e 2019-12-06 Micro et Nanotechnologies, Acoustique et Télécommunications Université de Lille (2018-2021) 223446556 Doctorat Docteur es non oui Thomy Vincent MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 05984776X Arscott Steve MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 144910691 Pallecchi Emiliano MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_3 192303139 École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 147297028 Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 1066983 138736421 ddc:680 Thomy Vincent Arscott Steve Pallecchi Emiliano École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille) Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (IEMN) PDF 10891001