Durant les dernières décennies, de plus en plus de types de cellules se sont révélées capables de sonder leur environnement mécanique par l'application de forces. Ce phénomène appelé «Mecanosensing» est lié à l'adhésion et la mécanique cellulaire, et est souvent étudié grâce à l'interaction des cellules avec des substrats artificiels. Dans des études distinctes, des surfaces chimiquement structurées avec une répartition des ligands spécifiques ont montré une forte influence sur l’adhésion et la mécanique cellulaire. Cependant, la relation entre les deux phénomènes n'a pas été beaucoup explorée, en partie parce que la fonctionnalisation de substrats mous s’est révélée être un défi technique.Pour résoudre ce problème, nous avons développé une technique simple et rentable nommée «reverse contact printing», afin de fabriquer des plots de protéines sub-microniques sur un élastomère d'élasticité contrôlée, le polydiméthylsiloxane (PDMS). Mon travail de thèse a focalisé sur la standardisation et la compréhension du procédé de transfert. A l’aide de mesures de forces réalisées par AFM nous avons mesuré l’élasticité du PDMS, ainsi que les forces de cohésion et d'adhésion effectives impliquées dans le processus. Nous avons également étudié l'adhésion cellulaire avec des lymphocytes-T sur des surfaces de PDMS d'élasticité variable. Nous avons montré que contrairement à la plupart des autres types de cellules, les cellules-T s'étalent davantage sur substrat mou que sur dur. Finalement nous avons réalisé des expériences pilotes d'adhésion cellulaire sur PDMS structuré. / In the past decade, more and more types of cells have been shown to be capable of probing the mechanics of their environment by application of forces. The stiffness of the environment strongly influences a host of cellular parameters including cell adhesion and mechanics. In separate studies, the spatial distribution of ligands, modulated by chemical patterning of a target surface, has been shown to strongly influence cell adhesion and mechanics. However, the cross-talk between the two phenomena has not been much explored, partly because patterned functionalization of soft substrates is an engineering challenge. To address this issue, we have developed a simple and technique named "reverse contact printing" for fabrication of nanometric protein patches on PDMS (polydimethylsiloxane) elastomer. My PhD work consisted of deciphering the molecular mechanisms that underlie this technique. We realized that the rate of transfer crucially depended on the molecular groups on the protein and on the nature of the PDMS surface. We used atomic force microscopy (AFM) force measurements to measure PDMS elasticity as well as protein-substrate interactions to understand the molecular mechanism governing the transfer. We have identified that a successful reverse transfer is facilitated by the grafting of appropriate chemical groups on the protein, and depends on the PDMS surface treatment and elasticity. We also studied adhesion and mechanics of T lymphocytes on PDMS. We found that surprisingly T lymphocytes spread more on softer than on harder PDMS. In on-going pilot experiments, cells on patterned soft PDMS seem to exhibit different behavior as compared to cells on patterned glass.

La réalisation de dispositifs nanotechnologiques comportant des nanotubes de carbone (NTC) repose essentiellement sur l'intégration contrôlée des NTC sur substrat. Nous avons développé cette thématique en choisissant, plutôt que la manipulation de NTC synthétisés, l'approche de la croissance localisée de NTC par dépôt chimique catalytique en phase vapeur (CCVD) sous mélange de gaz H2-CH4. Nos travaux nous ont permis de synthétiser sélectivement des NTC à partir de sites catalytiques définis, sur des substrats de silicium. Notre étude a porté sur la synthèse de NTC à partir de dépôts de nanoparticules (NP) catalytiques de cobalt préparées selon trois voies distinctes : formation in situ de NP sur support oxyde par réduction sélective de la solution solide Mg0,95Co0,05O préparée par voie sol-gel ; NP de Co préformées par voie chimique, déposées directement sur un substrat SiO2/Si ; NP formées par le recuit de couche mince métallique Co également déposée sur substrat SiO2/Si. Nous avons démontré que la CCVD sous CH4 pur ou sous mélange H2-CH4, avec montée en température sous gaz inerte, aboutit à la formation de NTC dès 850°C, à partir de dépôts catalytiques non structurés. En particulier, le choix du système catalytique adéquat permet (1) de produire des films denses de NTC (environ 1 NTC/µm²) ; (2) de favoriser la formation de NTC mono- ou biparois, dont le diamètre est généralement compris entre 0,8 et 4 nm, et la longueur de l'ordre de quelques dizaines de µm. Des techniques de structuration ont été développées dans le but de localiser les dépôts de NP catalytiques. Le tamponnage (technique de lithographie molle) d'un précurseur catalytique liquide (sol ou suspension de NP Co) à l'aide d'un timbre apparaît comme une technique adéquate pour la production de motifs catalytiques micrométriques (1 - 100 µm). En revanche, la lithographie électronique associée au dépôt en couche mince (lift-off) demeure l'outil privilégié pour localiser des motifs catalytiques de dimensi ons nanométriques (jusqu'à 50 nm) par rapport aux structures prédéfinies du substrat de silicium. Nos travaux démontrent l'adéquation de la croissance localisée pour la production de motifs de NTC avec un certain contrôle de la densité surfacique des NTC, compatible avec la formation d'interconnexions entre motifs voisins. La dimension ultime des motifs produits varie entre 50 nm et 100 µm, selon la nature du catalyseur et de la technique de structuration employée. Notre étude ne met pas en évidence l'influence nette de l'organisation des motifs catalytiques sur l'orientation des NTC, qui reste majoritairement aléatoire à la surface des substrats SiO2/Si, et ce quelle que soit la nature du catalyseur mis en Suvre.