Thèse Patchs Innovants pour le Suivi en Continu des Biomarqueurs et de l'État de Santé H/F - 69

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1
École doctorale : Chimie de Lyon
Laboratoire de recherche : ISA - Institut des sciences analytiques
Direction de la thèse : Abdelhamid ERRACHID EL SALHI ORCID 0000000332102055
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-20T23:59:59

Le système de santé idéal permettrait une surveillance continue de la santé et une intervention précoce, détectant les altérations physiologiques avant l'apparition de maladies manifestes. En revanche, l'approche médicale actuelle repose sur le fait que les patients ne consultent qu'après l'apparition de symptômes perceptibles, conduisant à un traitement réactif et à une surveillance passive par les spécialistes. Il existe donc un besoin urgent de solutions d'auto-surveillance permettant aux individus de détecter tôt les problèmes de santé et de les gérer efficacement, sans dépendre d'équipements coûteux ou de personnel qualifié.
Cette demande a stimulé des recherches approfondies sur les matériaux avancés et les conceptions innovantes de capteurs chimiques, capables de détecter avec précision les signaux physiologiques et les biomarqueurs de maladies tout en restant biocompatibles. Parmi les technologies émergentes, les capteurs portables sous forme de patchs ont montré un potentiel particulier pour l'analyse efficace de la sueur, offrant un prélèvement simple, une collecte fiable et une détection précise des biomarqueurs. L'analyse de la sueur attire l'attention grâce à sa grande accessibilité, sa non-invasivité et sa simplicité d'utilisation, comparativement aux analyses traditionnelles de sang et d'urine [1,2].

La sueur contient une grande variété de biomarqueurs, incluant des électrolytes (ex. : sodium, potassium, chlorure, ammonium, calcium), des métabolites (ex. : glucose, lactate, alcool), des éléments traces (ex. : fer, zinc, cuivre), des petites molécules (ex. : cortisol, urée, tyrosine), des neuropeptides et des cytokines [3-5]. Compte tenu de cette richesse en informations physiologiques, les capteurs portables de sueur présentent un fort potentiel pour le suivi de la condition physique, le monitoring sportif de haute performance, ainsi que pour des applications médicales, telles que le diagnostic de maladies et la surveillance continue des patients [6,7].
L'objectif de cette thèse est de développer un nouveau patch flexible conductométrique de détection de la sueur, basé sur des microélectrodes interdigitées en graphène, réalisées par laser CO sur le polymère biocompatible PEEK (polyéther-éther-cétone), pour la surveillance continue des concentrations ioniques dans la sueur, plus précisément : pH, Na, Ca² et NH.

La médecine moderne tend vers une surveillance continue et non invasive de la santé, permettant de détecter précocement les altérations physiologiques avant l'apparition de maladies. La sueur, riche en ions, métabolites et biomarqueurs, constitue un fluide idéal pour le suivi physiologique en temps réel. Les patchs flexibles conductométriques, intégrant du graphène induit par laser (LIG) sur des polymères biocompatibles comme le PEEK, offrent une solution prometteuse pour mesurer en continu des ions clés (pH, Na, Ca², NH) de manière fiable et portable. Ce dispositif ouvre la voie à des applications innovantes en santé, sport et diagnostic précoce.

Objectifs généraux :
Développer un patch flexible et portable capable de surveiller en continu des biomarqueurs clés dans la sueur, afin de permettre une auto-surveillance non invasive de la santé, un suivi physiologique en temps réel, et un diagnostic précoce des altérations de l'état physiologique.

1- Conception et fabrication des transducteurs flexibles
2- Développer des microélectrodes interdigitées en graphène sur le polymère biocompatible PEEK à l'aide du laser CO et de techniques de dépôt autocatalytique.
3- Assurer la flexibilité, la stabilité et la biocompatibilité du patch pour un usage portable.
4- Microadressage des ionophores
4.1- Intégrer et adresser des ionophores spécifiques sur les microélectrodes pour détecter sélectivement les ions ciblés : pH, Na, Ca², NH.
4.2- Garantir la sélectivité et la sensibilité du capteur dans un milieu complexe comme la sueur.
5. Caractérisation physico-chimique du patch
5.1- Étudier la morphologie, la composition et les propriétés de surface via FT-IR, XPS, AFM et mesures d'angle de contact.
5.2- Optimiser les performances des électrodes et la stabilité du matériau.
6. Caractérisation électrochimique
6.1- Évaluer les performances du patch en sueur artificielle, en termes de sensibilité, sélectivité, durée de vie, dérive et reproductibilité.
6.2- Déterminer les conditions optimales de mesure pour une surveillance continue.
7. Validation en conditions réelles
7.1- Tester le patch sur des échantillons de sueur réels.
7.2- Vérifier sa fiabilité et sa précision pour des applications pratiques en santé, sport ou diagnostic précoce.