Les tests sanguins de laboratoire sont souvent effectués en forçant les échantillons à travers de petits canaux. Lorsque les canaux sont très petits, comme dans les dispositifs microfluidiques, les globules rouges (GR) sont déformés puis se détendent pour reprendre leur forme d'origine après avoir quitté le canal. La façon dont la déformation et la relaxation se produisent dépend à la fois des caractéristiques d'écoulement et des propriétés mécaniques de la membrane externe de la cellule.

Dans le numéro de cette semaine du journal Biomicrofluidique , une méthode pour caractériser la récupération de forme de globules rouges humains sains circulant dans un canal microfluidique resserré est rapportée. Cette enquête a révélé un couplage entre les propriétés mécaniques de la cellule et les propriétés hydrodynamiques de l'écoulement. En outre, la méthode pourrait faire la distinction entre les globules rouges sains et ceux infectés par le parasite du paludisme. Cela suggère une nouvelle technique possible pour le diagnostic de la maladie.

Le dispositif microfluidique consistait en un canal étroit entrecoupé d'une succession de zones plus larges en forme de dents de scie. Une solution de globules rouges est pompée à travers le système en appliquant une pression à une extrémité. Au fur et à mesure que les cellules traversent le canal, ils sont observés au microscope. Les images sont capturées avec une caméra haute vitesse et envoyées à un ordinateur pour analyse.

Lorsqu'un RBC pénètre dans un canal étroit, il prend une forme de parachute. Quand il sort dans une vaste région, il s'allonge dans le sens de l'écoulement jusqu'à ce qu'il rencontre le prochain élargissement et est à nouveau étiré par l'écoulement.

A la sortie finale, deux comportements de récupération de forme différents ont été observés, en fonction de la vitesse d'écoulement et de la viscosité du fluide. À haute vitesse d'écoulement et viscosité, les alvéoles s'étirent lors de leur dernière sortie du canal et retrouvent alors leurs formes d'origine. À vitesse et viscosité inférieures, cependant, la forme en parachute est récupérée directement à la sortie.

Les chercheurs ont découvert que les conditions hydrodynamiques dans lesquelles se produit la transition entre ces deux comportements de récupération différents dépendent des propriétés élastiques des GR.

La co-auteur Magalie Faivre a déclaré :"Bien qu'il ait été démontré que le temps nécessaire aux cellules pour récupérer leur forme après la sortie du canal dépend des conditions hydrodynamiques, nous avons démontré que, à une contrainte donnée, ce temps de récupération peut être utilisé pour différencier les globules rouges sains des globules rouges infectés par Plasmodium falciparum. » Plasmodium falciparum est l'un des parasites qui causent le paludisme.

Les chercheurs cherchent à étendre leur étude pour trouver un moyen de détecter des « signatures » pour d'autres types de maladies.

"Nous évaluons actuellement si notre approche est capable de discriminer l'altération de différents composants structurels de la membrane RBC, " dit Faivre. " Pour ce faire, nous étudions les globules rouges de patients atteints de paludisme, drépanocytose et sphérocytose héréditaire."