6000 m2 dédiés à la microfluidique : l’Institut Pierre-Gilles de Gennes

6000 m2 dédiés à la microfluidique : l’Institut Pierre-Gilles de Gennes

Le 1er septembre va notifier le démarrage des travaux de la 1ère plateforme en Europe capable de combiner l’ensemble des technologies de microfabrication, d’auto-assemblage de systèmes microfluidiques et de « laboratoires sur puces ».

L’Institut Pierre-Gilles de Gennes pour la microfluidique (IPGG) doit emménager à l’été 2015 au 6-12 rue Jean Calvin (Paris 5ème), au cœur du campus de la Montagne Sainte-Geneviève.

Les travaux seront officiellement lancés au cours d’une cérémonie le 1er septembre 2014 en présence de Marie-Christine LEMARDELEY (Adjointe à la Maire de Paris, chargée de l’enseignement supérieur, de la recherche et de la vie étudiante, Présidente de l’ESPCI), de Jean-Louis MISSIKA (Adjoint à la Maire de Paris, chargé de l’urbanisme, de l’architecture, des projets du Grand Paris, du développement économique et de l’attractivité), de Jean-François JOANNY (Directeur général de l’ESPCI), et de Patrick TABELING (Directeur de l’IPGG).

Une bâche portant l’inscription suivante : « La révolution microfluidique au service de l’Homme » sera déployée pour l’occasion et durant toute la durée des travaux, où l’on reconnaîtra le portrait de Pierre-Gilles de Gennes, prix Nobel de physique 1991 et ancien Directeur de l’ESPCI (1976-2002).

La microfluidique, une discipline révolutionnaire

IPGG : un centre de recherche dédié à la microfluidique

En une dizaine d’années seulement, la microfluidique est devenue l’une des disciplines les plus prometteuses, à même de « changer le monde » selon la Technology Review du MIT.

Elle implique déjà des dizaines de milliers de chercheurs et d’ingénieurs dans le monde et a vu éclore près de 200 start-up. Le marché de la microfluidique est évalué à 6 milliards de dollars annuels avec un taux d’accroissement de l’ordre de 15% (source : BCC Research, 2013).

La microfluidique est la science de la manipulation des fluides à l’échelle micrométrique. Ce domaine de recherche en plein essor s’inspire de la nature qui maîtrise déjà parfaitement ces techniques. Les chercheurs s’en sont étroitement inspirés pour produire des dispositifs traversés par des écoulements micrométriques.

Les systèmes microfluidiques comportent un ensemble de composants miniaturisés, autorisant l’étude et l’analyse d’échantillons chimiques ou biologiques. Véritables microprocesseurs pour la biologie, ils permettent de remplacer des instruments encombrants et très coûteux : manipuler à l’échelle du micron permet de travailler plus vite, moins cher, dans un environnement plus propre et plus sûr.

Le nombre d’applications industrielles est considérable : santé, énergie, chimie verte, cosmétique, agro alimentaire...

Des équipes travaillent par exemple sur la détection de cellules tumorales dans le sang, très rares, dans le but de diagnostiquer précocement un cancer. D’autres cherchent à détecter des traces de pollution dans l’air ou dans l’eau. D’autres encore visent à tester l’efficacité de milliers de molécules pour traiter une pathologie.

On compte à ce jour près de 600 utilisateurs industriels.

Quelques exemples d’applications industrielles

▪ Le laboratoire sur puce : à partir d’une goutte de sang prélevée sur un malade, la puce permet de diagnostiquer par exemple la réalité d’une crise cardiaque. Les résultats de l’analyse sont donnés après le traitement informatique. Le diagnostic est délivré en 15 minutes, alors que les systèmes traditionnels nécessitaient une dizaine d’heures. Le test sanguin sur puce électronique, permet désormais de détecter simultanément le virus du sida, la syphilis et une dizaine d’autres maladies infectieuses (hépatites B et C, herpès...). Il suffit de déposer une goutte de sang à l’intérieur du dispositif, enfermé dans un boîtier plastique. Vingt minutes plus tard, les résultats sont obtenus. Il est possible de les lire grâce à un détecteur optique ou même à l’œil nu.

▪ Le papier électronique : technique d’affichage sur support souple, modifiable électroniquement, cherchant à imiter l’apparence d’une feuille imprimée et qui, comme le papier, ne nécessite pas d’énergie pour laisser un texte ou une image affiché.

▪ La puce pour le génotypage : elle permet l’identification d’un objet (par exemple un virus) à partir de séquences caractéristiques de gènes mais aussi l’identification d’ARN et de protéines.

▪ L’écran tactile en relief permet de faire apparaître des touches réelles, physiques, qui se modèlent à la demande sur la surface, puis se rétractent dans l’écran, en laissant derrière eux une surface parfaitement lisse et plate.

▪ Enfin bien plus largement répandu autour de nous, le test de grossesse utilisant un échantillon d’urine brut, permet de déterminer avec précision (fiabilité estimée à 99%) la grossesse éventuelle. Facile d’utilisation, ce système miniaturisé analyse en moins d’une minute l’échantillon et propose une lecture simple du résultat.

Un projet immobilier d’envergure

L’ESPCI est gestionnaire du bâtiment situé au 6-12 rue Jean Calvin, mis à disposition par la Ville de Paris, où s’installera l’Institut Pierre Gilles de Gennes.

Les différents espaces ont d’ores et déjà été répartis sur l’ensemble du bâtiment. Une fois les travaux de rénovation achevés, la plateforme technologique occupera le 5ème étage. 5 équipes de recherche sur les 14 seront réparties entre les étages 3, 4, 6 et 7. L’incubateur sera installé au 2ème étage. Des salles de réunion occuperont les sous-sols.

La plateforme technologique unique au monde en matière de microfabrication offrira toute une palette d’équipements permettant la réalisation de puces microfluidiques afin d’expérimenter toutes sortes d’applications. Sur 550 m2, on trouvera notamment : une salle blanche qui permet dans un environnement protégé de réaliser par photolithogravure les premières étapes des puces microfluidiques, une salle grise qui permet de réaliser des puces par des techniques différentes comme la plasturgie, une salle de microscopie, une salle de culture cellulaire, une chambre froide pour la conservation des échantillons, une salle de travaux pratique.

L’architecte retenu pour la réalisation des travaux est L’agence D.A architectes (Dacbert et associés). L’appel d’offres pour cette opération a été lancé en septembre 2013. L’entreprise Rabot Dutilleul réalise le gros œuvre, y compris le renforcement de structure et la réalisation des bureaux et laboratoires communs.

L’entreprise Climascience a été désignée pour la réalisation de la salle blanche et de la salle grise. Enfin, le désamiantage du bâtiment a été confié à l’entreprise Rudo Chantier. Les travaux ont commencé en mars 2014 et la livraison est prévue en juillet 2015.

Recherche, formation, développement d’applications

Parlant du monde de l’industrie et de celui de la recherche scientifique, Pierre- Gilles de Gennes se plaisait à dire que « les deux ont tout à gagner à travailler ensemble ». Des frontières entre les disciplines scientifiques, il répétait qu’il fallait savoir s’en affranchir pour les rendre plus fécondes et en tirer tout le potentiel. C’est dans cet esprit que l’Institut Pierre-Gilles de Gennes a été créé, en réunissant autour d’une thématique transdisciplinaire des expertises complémentaires (physiciens, biologistes, chimistes, technologues) pour développer la recherche fondamentale et faire éclore des applications.

Double lauréat des Investissements d’Avenir 2010 (Equipex et Labex PSL), l’IPGG fédère l’ensemble des activités de recherche en microfluidique sur le campus de la Montagne Sainte-Geneviève.

L’IPGG réunit 14 équipes de recherche issues de quatre prestigieuses institutions scientifiques : l’École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielle de la Ville de Paris (ESPCI), l’École Nationale Supérieure (ENS), l’Institut Curie et l’École Nationale Supérieure de Chimie de Paris (Chimie ParisTech ou ENSCP).

Un enseignement de Master 2 spécialité « systèmes complexes », le Master « Parcours Microfluidique », est proposé par l’IPGG depuis la rentrée de septembre 2011. Il fonctionne en cohabilitation avec les Universités Pierre et Marie Curie, Paris-Diderot, Paris-Sud, l’ESPCI et l’ENS Cachan. L’objectif est de préparer les étudiants à des opportunités professionnelles non seulement dans le domaine de la microfluidique, mais également dans tout domaine impliquant des fluides et des micro/nanotechnologies.

L’IPGG a pour mission de lancer un nouveau centre de recherche dédié à la microfluidique et ses applications. Cette mise en commun de talents et d’expertises a permis de créer l’un des leaders mondiaux de la microfluidique, pouvant se prévaloir de nombreuses collaborations internationales, que ce soit dans le monde universitaire ou entrepreneurial. L’IPGG est un levier d’innovation scientifique. Il a aussi pour mission d’amplifier la création de start-up, d’ouvrir de nouvelles opportunités d’interaction avec les entreprises, et par conséquent faire éclore des applications utiles

à l’Homme.

Le plan de financement de l’IPGG La Ville de Paris met à disposition, via l’ESPCI (maître d’ouvrage des travaux d’aménagement), le bâtiment de la rue Jean Calvin, dont la valeur foncière est de 26 millions d’euros. Le coût des travaux de réhabilitation se découpe de la manière suivante :

800 000 € : L’ESPCI

2 millions € : L’Equipex IPGG des Investissements d’Avenir, pour la salle blanche

12 millions € : La Ville de Paris