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Contexte:
Dans la littérature, les études sur l’utilisation de microantennes en IRM/SRM, sont peu nombreuses bien que les antennes de petite taille occupent de plus en plus une place prépondérante en matière de détection radiofréquence, telle que les réseaux d’antennes pour l’imagerie parallèle ou les antennes supraconductrices refroidies pour l’imagerie haute résolution. Concernant les antennes de taille submillimétrique, il existe deux tendances de recherche principales: la première correspond à l’utilisation d’antennes “globales“ pour la micro fluidique et pour la microimagerie RMN. La deuxième porte sur l’investigation par “microspectroscopie“ de profils métaboliques issus de divers prélèvements biologiques. À notre connaissance, aucune application de type “préclinique“ n’a été rapportée.
Nous avons montré dans des travaux récents que les microantennes sont des outils d’investigation qui permettent une bonne localisation vérifiée par IRM ainsi qu’une reproductibilité satisfaisante au cours d’analyses effectuées in vitro portant sur de faible volume de l’ordre de 2l. Le protocole mis au point in vitro doit être testé in vivo. Cependant les conditions imposées par l’exploration directe par IRM ou SRM des tissus biologiques du volume de l’ordre indiqué nécessitent l’amélioration du rapport signal sur bruit et l’utilisation de préamplificateur intégré pour que l’ensemble microantenne+préamplificateur constitue un microsystème actif ce qui représente des difficultés techniques ne pouvant plus être résolues par les techniques classiques d’électronique.
Objectif:
L’objectif de cette thèse est de trouver des solutions originales pour le développement des trois points suivants:
- la réalisation à l’aide de techniques de microélectronique d’une instrumentation RMN à échelle submillimétrique : micro capteur “implantable“ 500x1000 m², pouvant être associé à un préamplificateur situé au plus près de la micro bobine de détection.
- L’intégration complète sous forme d’un micro systèmes des fonctions: Capteur et Préamplification
- la mise en place d’applications biomédicales in vivo sur modèles animaux de la maladie d’Alzheimer.
Dans un premier temps, le (la) candidat(e) devra en partant de l’existant, concevoir, modéliser et réaliser un prototype du préamplificateur et l’associer à la microantenne actuelle pour valider la faisabilité d’emploi en microspectroscopie localisée in vivo.
L’ensemble du microsystème intégré sera défini, caractérisé, et mis en œuvre pour opérer à des champs de 4,7T et 7T pour des études in vivo en proton et en phosphore 31 sur modèles animaux de la maladie d’Alzheimer.
Compétences requises :
Le (la) candidat(e) possédant des bases en instrumentation et en microélectronique devra s'adapter au contexte interdisciplinaire du projet, « Microsystèmes RMN Implantables » en collaboration avec le consortium de recherche déjà en place (partenariat de trois équipes dans trois entités différentes : Laboratoire CREATIS-LRMN, Laboratoire ESYCOM (EA Systèmes de Communication et microsystèmes), ESIEE Paris (École Supérieure d'Ingénieurs en Électronique et Électrotechnique), RLSEPC (Radicaux libres, substrats énergétiques et physiopathologie cérébrale).
Ce travail de thèse associe les domaines de l’instrumentation pour la RMN, les techniques de la microélectronique, les techniques de microspectroscopie et micro imagerie RMN et des applications à finalité biomédicale. Ainsi le (la) candidat(e) devra posséder une solide formation en électronique et microélectronique voire en systèmes embarqués. Le (la) candidat(e) devra si possible posséder des connaissances de base ou s’intéresser au développement actuel des nanotechnologies et des microtechniques en relation avec leurs applications aux sciences du vivant.