Les matrices de cellules (cell arrays) sont des arrangements périodiques de cellules sur une surface. La distribution des cellules sur des positions précises permet d’individualiser chaque cellule et de les visualiser sur un même plan par microscopie à fluorescence. Il est ainsi possible d’extraire des données statistiques sur la population cellulaire, par exemple sur la réponse des cellules à une drogue dans le cadre d’une analyse à haut contenu (High Content Analysis, HCA). Les matrices de cellules sont également employées pour identifier des cellules rares au sein de la population, sur la base d’un marquage fluorescent spécifique de ces cellules.

Des techniques robustes de matriçage ont été précédemment mises au point pour les cellules adhérentes, tels que les micro-motifs de protéines d’adhésion. À l’inverse, peu de techniques de matriçage ont été proposées pour les cellules en suspension. Une solution employée communément pour ce type de cellules est un réseau de petits puits gravés dans la surface du substrat et dont le diamètre a été adapté à la taille des cellules ; lors de leur sédimentation, les cellules sont ainsi recueillies dans des puits isolés. Cependant, les cellules non-adhérentes se retrouvent en contact permanent avec la surface des puits, ce qui peut éventuellement modifier leur devenir.

En collaboration avec l’Institut polytechnique de Grenoble et l’institut Néel (CNRS/UJF), des chercheurs de notre laboratoire ont développé une technique alternative de matriçage spécifique pour les cellules non-adhérentes. Cette nouvelle forme de matriçage repose sur un faible champ magnétique répulsif produit par des aimants micrométriques disposés régulièrement sur la surface (Figure A). Au contraire de la sédimentation sur le réseau de puits, les cellules sont maintenues en lévitation quelques dizaines de micromètres au-dessus de la surface du substrat. Le faible champ magnétique repousse les cellules vers des sites spécifiques entre les aimants. Les cellules se retrouvent ainsi suspendues dans des pièges diamagnétiques individuels. La hauteur du plan de lévitation des cellules correspond à l’équilibre entre la masse des cellules d’une part, et la force de répulsion diamagnétique et la force d’Archimède d’autre part.

La force de répulsion diamagnétique des cellules est basée sur le contraste de propriété magnétique entre les cellules et le milieu de culture dans lequel elles sont en suspension. Le contraste est extrêmement faible, car les cellules et le milieu sont essentiellement constitués d’eau dans les deux cas. Pour renforcer ce contraste et créer la force de répulsion, un agent de contraste employé en Imagerie par Résonance Magnétique est ajouté. Ainsi, le gadotéridol a-t-il été sélectionné suite à des tests de prolifération et de viabilité de cellules Jurkat utilisées comme modèle de cellules non-adhérentes. De plus, la taille des aimants permanents a été réduite à seulement 20 µm de côté, une réalisation de premier plan au niveau mondial, afin d’une part que la taille des pièges diamagnétiques correspondent à celle des cellules et d’autre part pour que le gradient de champ magnétique entre les aimants soit élevé et contribue fortement dans le phénomène de répulsion.




L’arrangement planaire des cellules s’est révélé stable pendant plusieurs heures. Les cellules non-adhérentes peuvent ainsi être caractérisées in situ en microscopie à épifluorescence, par exemple dans le cadre d’une analyse à haut contenu. Une récupération et une remise en culture des cellules sont également possibles en aspirant le milieu avec une pipette.