Les matériaux élastomères hyper élastiques offrent aux domaines des capteurs, des antennes radio fréquences et des soft robots de nouvelles opportunités en termes de déformabilité. Le but de ce travail est d'étudier un matériau élastomère hyper élastique appelé Ecoflex et de l'intégrer à des systèmes microfluidiques en exploitant ses caractéristiques mécaniques particulières.Dans un premier temps, les propriétés mécaniques de ce matériau ont été caractérisées par des expériences de soufflages membranaires. Par la suite des outils de modélisation mécanique basés sur le modèle phénoménologique de Mooney-Rivlin ont été étudiés et validés. Deux exemples d'applications ont été développés.Une première famille de système concerne des capteurs de grandes déformations. Ces capteurs électro fluidiques combinent les propriétés hyper élastiques de l'Ecoflex et les propriétés électriques du Galinstan qui est un métal liquide à température ambiante : une résistance électrique est formée par un canal moulé dans l'Ecoflex et rempli du liquide conducteur. Une déformation du capteur induit une modification de la géométrie du canal et donc une variation de résistance. Les caractérisations réalisées sur ces capteurs ont montré leur capacité à mesurer des étirements très importants avec un comportement réversible et sans rupture de contact électrique. Des taux d'élongation de 400 %, entrainant une variation de résistance de 800% ont ainsi été obtenus. Les résultats suivant la géométrie des capteurs sont discutés en utilisant des outils de modélisations.La deuxième famille de système concerne les laboratoires sur puce avec la fabrication de réservoirs déformables pouvant être intégrés à des composants fluidiques. Inspirés des tests de soufflage membranaire, ces réservoirs peuvent embarquer des volumes allant de quelques dizaines de microlitres à quelques millilitres de réactifs tout en ayant un encombrement minimum. L'élasticité des membranes permet de pressuriser naturellement le réservoir et une méthode simple de détection de la forme du réservoir permet de connaitre à tout moment le volume interne de celui-ci. Couplés à un système de vannes pneumatiques, ces réservoirs permettent d'injecter précisément un volume de fluide dans un réseau microfluidique. Différents exemples de composants ont été développés, allant du réservoir simple pour les caractérisations, à des cartes intégrants plusieurs réservoirs en vue d'effectuer des protocoles complexes, tel une dilution programmable ou un test ELISA. / Mechanical properties of hyper elastic elastomers provide new opportunities to captors, radio frequencies antennas and soft robots. This work is focused on the study of a hyper elastic material called Ecoflex and on its integration in microfluidic systems using its exceptional mechanical properties.First, material's mechanical properties were investigated during membrane blowing experiments. Simulations based on the phenomenological model of Mooney-Rivlin were developed and validated. These results were useful to the development of two applications.First application of hyper elastic system is an elongation sensor. Electro fluidic sensors combine Ecoflex's hyper elastic properties and Galinstan's electrical properties. Galinstan is a metallic alloy which is liquid at room temperature. A microchannel molded in the elastomer and filled with the liquid metal form an electrical resistance. Sensor's deformation induces a geometrical change into the channel and therefore a variation of the electrical resistance. Characterization tests performed on these sensors showed capabilities to measure large elongations and reversibly without loss of electrical contact. An elongation of the sensor's length by a factor 4 involves an increase of the electrical resistance by a factor 8 providing a good sensibility of the system. Results according to the sensor's geometry are discussed using simulation tools, analytical study and experimental data.Second application is the development of hyper elastic reservoirs integrated into microfluidic cards. Inspired from membrane blowing tests, they are able to store volumes from few microliters to milliliters of reagents without taking too much place on the microfluidic cards' surface. Membranes' elasticity naturally pressurizes the reservoir when it is filled and a simple optical edge detection method gives the internal volume in real time. Combined with pneumatic valves these reservoirs inject precise volumes into a microfluidic network. Different microfluidic systems were developed, a simple reservoir with two valves for the characterizations and cards with multiple reservoirs to realize complex protocols like on demand dilution or automated ELISA test.

Les travaux décrits dans ce mémoire ont pour objectif d'imager des cellules par des techniques d'imagerie complémentaires à la spectroscopie de fluorescence : la micro-spectroscopie Raman et l'imagerie NanoSIMS. Le présent manuscrit se divise en quatre chapitres et présente les différents aspects menant à la mise en place de ce projet. Le premier chapitre du manuscrit a pour but de positionner le projet d'un point de vue biologique. Ce chapitre présente l'organite que nous souhaitions marquer, le nucléole, et la façon dont nous avons procédé à sa localisation par l'intermédiaire de sondes moléculaires. Le marquage que nous avons choisi est un immuno-marquage indirect faisant intervenir deux anticorps : un anticorps primaire spécifique à la nucléophosmine, protéine majoritairement présente dans le nucléole et un anticorps secondaire, reconnaissant l'anticorps primaire, marqué par une sonde moléculaire d'intérêt. Ce chapitre a également permis de montrer par une analyse en immunofluorescence l'absence d'interférence des sondes moléculaires dans le cadre de ce marquage. Le second chapitre se focalise sur la synthèse des sondes moléculaires permettant le marquage des anticorps secondaires. Les sondes envisagées pour ce marquage possèdent un groupement ester de succinimide réactif capable de "s'accrocher" de manière covalente aux fonctions amines de l'anticorps secondaire et un ou plusieurs groupements fonctionnels visible par la technique d'imagerie voulue. Trois catégories de sondes ont été préparées et dépendent de la technique d'imagerie employée. Les sondes Raman comportant une triple liaison carbone-carbone visible par cette technique, les sondes NanoSIMS dont l'acquisition d'image sera possible par les halogènes présents dans la structure et les sondes bimodales comportant les deux éléments dans la même structure. Les sondes bimodales sont obtenues par le couplage pallado-catalysé de Sonogashira. Dans la dernière partie du chapitre, une nouvelle série de sonde a été envisagée dans le cadre d'une application future : le marquage de l'ATP-ϒ-SH grâce à une fonction mésylate. Les deux derniers chapitres ont pour but de mettre en application tout ce qui a été présenté dans les chapitres précédents. Les deux techniques employées permettent d'accéder à des types d'informations différentes : la spectroscopie Raman donne accès aux modes de vibrations d'une molécule tandis que l'imagerie NanoSIMS permet d'obtenir des informations élémentaires et isotopiques. Nous présenterons le cheminement suivi pour imager des cellules via leurs constituants par micro-spectroscopie Raman et imagerie NanoSIMS via les sondes moléculaires introduites. / Life sciences imaging are widely used for different applications, they are interested in medical diagnosis as well as basic research. In cells biology, fluorescence microscopy is mainly used for organelles observation at sub-cellular scale. However, techniques based on fluorescence phenomena are limited by some drawbacks like technical resolution, fluorescent dye degradation and the number of channels, which can be visualized. In this context, the exploration and the development of new way for image acquisition are considered as an experimental and technical scientific challenge. Furthermore, it can lead to complementary technique to fluorescence microscopy.This PhD thesis is a life science imaging project development and application allowing image acquisition base on molecular vibrations phenomena and elementary analysis in cells. Two techniques have been chosen in relation to both specificity: micro Raman spectroscopy and NanoSIMS imaging. Micro Raman spectroscopy allows the observation of molecular vibration mode at micron scale and NanoSIMS leads to elementary and isotopic sample information at sub-micronic scale. Combination of both techniques will lead to multi-scale and multi-modal imaging of biological samples. Molecular probes designing and synthesis for both techniques were used to visualize an organelle inside the nucleus: the nucleolus. Nucleolus has a key role in ribosomal RNA transcription and researchers shows some interest in the study of this organelle for his multifunctional role like ribosome biogenesis and nuclear organization. An immuno-labelling method combine with the introduction of molecular probes will allow nucleolus imaging by micro-Raman spectroscopy and NanoSIMS spectrometry. This immuno-labelling is specific to a phosphoprotein mainly localized inside the nucleolus: the nucleophosmin (NPM). In this project, the introduction of molecular probes in an immuno-labelling will act as a Raman Tag or a NanoSIMS tag for NPM's nucleolus observation and studies.This work at the interface between different fields: chemistry, biology and physics shows all the aspect of this project starting from molecular probes synthesis, immuno-labelling methods uses to direct application of both Raman and NanoSIMS techniques.