Un logiciel dédié à l’étude du comportement des cellules sous champ électrique: MyDEP
Le logiciel MyDEP développé dans le cadre de la thèse de J. Cottet (collaboration avec le laboratoire LMIS4 de l’EPFL) a été mis à disposition de la communauté scientifique en juillet 2018. Il est accessible en ligne en cliquant ici.
Ce logiciel permet de simuler le comportement diélectrique de particules et de cellules en présence d’un champ électrique AC. Le logiciel intègre une base de données regroupant les propriétés diélectriques de cellules publiées dans la littérature afin de permettre aux spécialistes comme aux néophytes de comprendre comme évolue leur comportement diélectrophorétique en fonction des conditions expérimentales (fréquence, choix du milieu…). Il permet également d’étudier l’évolution de la permittivité et la conductivité d’une cellule homogénéisée ou de l’ensemble cellule+solution en fonction de la fréquence.
La base de données peut être enrichie par les contributions des utilisateurs, à partir de mesures faites par électrorotation (voir ci-dessous) ou par impédancemétrie.
Mesure des propriétés électriques de cellules individuelles
Les propriétés électriques de cellules isolées peuvent être mesurées par la technique d’électrorotation, reposant sur l’emploi d’un champ électrique tournant généré par des microélectrodes.
Sous l’effet du champ, la cellule se polarise et se met à tourner sur elle-même, en raison du déphasage entre le dipôle induit et le champ. Le sens et la vitesse de rotation dépendent des propriétés électriques des compartiments cellulaires (membrane, cytoplasme), de celles du milieu d’immersion et de la fréquence du champ.
Nous avons développé une plateforme expérimentale automatisée (génération du champ, acquisition et traitement des images, identification paramétrique) qui nous permet d’accéder aux propriétés électriques de cellules (levures, bactéries, eucaryotes) et de modèles de cellules (liposomes) à travers le tracé de leur spectre d’électrorotation.
Ces données expérimentales permettent de disposer d’un modèle électrique des cellules mais également de détecter les changements d’état physiologique de ces dernières.
Publications en lien avec ce sujet
J. Cottet, O. Fabregue, C. Berger, F. Buret, P. Renaud, and M. Frénéa-Robin. “MyDEP: a new computational tool for dielectric modeling of particles and cells", Biophysical Journal, Volume 116, Issue 1, 2019, Pages 12-18,
J. Cottet, A. Kehren, H. van Lintel, F. Buret, M. Frénéa-Robin et al. "How to improve the sensitivity of coplanar electrodes and micro channel design in electrical impedance flow cytometry : a study". Microfluidics and Nanofluidics. 2019
El-Gaddar A., Frénéa-Robin M., Voyer D., Aka H., Haddour N., Krahenbuhl L. « Assessment of 0.5 T static field exposure effect on yeast and HEK cells using electrorotation », Biophys J. 2013 Apr 16;104(8):1805-11
Voyer D., Frénéa-Robin M., Buret F., and Nicolas L., "Improvements in the extraction of cell electric properties from their electrorotation spectrum," Bioelectrochemistry 2010 79(1): 25-30