Alexandra Homsy est née à Annemasse (France). Elle suit une formation d’ingénieure physicienne à l’EPF de Lausanne en 1999 et poursuit avec un doctorat ès Sciences à l’Université de Neuchâtel en 2006. Elle découvre l’univers de la microtechnique à la fin de ses études de Physique. Son constat : il est possible de sauver des vies en miniaturisant les systèmes de diagnostic médicaux. Lors de son PostDoc en Irlande, où les moyens de fabrication sont très limités par rapport aux équipements du laboratoire du Prof. Nico de Rooij, elle réalise qu’il n’est pas nécessaire d’avoir accès à une salle blanche très sophistiquée pour développer des microsystèmes. De retour en Suisse à Neuchâtel, elle travaille pour la première fois à l’industrialisation de microsystèmes pour le diagnostic médical avec le Prof. De Rooij. C’est à ce moment qu’elle constate le besoin de développer des puces pour la préparation de « vrais » échantillons comme le sang ou la salive.
Aujourd’hui, elle est professeure chargée d’enseignement à la HE-Arc ingénierie. La moitié de son temps est consacrée à l’enseignement des micros et nanotechnologies, ainsi que de leurs applications dans l’ingénierie médicale. Le reste du temps, elle le passe dans le laboratoire des Dispositif Médicaux situé dans les locaux de Neode à la Chaux de Fonds sur ses projets de recherche. Elle collabore notamment avec Sébastien Brun, CEO de la start-up SY&SE

De nos jours, de nombreux diagnostics médicaux se basent sur l’analyse d’échantillons biologiques. Comment vos recherches contribuent-elles à améliorer les processus d’échantillonnage ?

Lors de la prise d’échantillons, comme par exemple une goutte de sang, de nombreuses étapes de manipulation sont nécessaires. Ces manipulations impliquent des formations et des protocoles particuliers et sont soumises à de nombreux aléas.
Grâce à l’utilisation des microsystèmes ou « laboratoires sur puce », nous espérons améliorer :

• la portabilité : l’analyse de l’échantillon peut se faire partout ;
• la simplification et l’automatisation des étapes telles que le pompage du liquide, détection, préparation de l’échantillon.
• la rapidité : les étapes étant automatisées, le gain de temps est important ;
• la fiabilisation : en diminuant les interventions humaines, le risque d’erreur est diminué.

Ces microsystèmes peuvent soit filtrer une seule goutte de sang, ou alors être branchés à un système de perfusion qui filtre le sang en continu. Le but final de mes recherches : contribuer à un laboratoire sur puce où toute l’instrumentation sera intégrée.

Quels sont les grands défis de l’analyse d’échantillons sanguins ?

J’en vois deux principaux. Tout d’abord, la composition du sang varie d’une personne à l’autre. Les composants sanguins sont les mêmes mais leur quantité varie, mettant la fiabilité de l’analyse à rude épreuve. Le défi consiste à prouver, lors d’une étude clinique, que les résultats d’analyse obtenus sont similaires, malgré la diversité sanguine. Nous collaborons avec les médecins des hôpitaux universitaires car :

• Nous produisons ainsi le produit qui répond le mieux à leurs attentes ;
• Ils ont accès à des échantillons pour tester la fiabilité du système développé ;
• Ils ont des financements pour tester le nouveau concept.

L’intérêt des médecins pour les microsystèmes est grandissant !
Deuxièmement, chaque laboratoire sur puce dépend de l’application finale. Dans mes développements, seule l’architecture de mes microcanaux (design, taille, positionnement des structures, matériau, mouillabilité des surfaces) a une influence sur le fonctionnement du système. Donc chaque projet donne naissance à une puce différente, avec un matériau et un design différent. Il n’y a malheureusement pas de solution « prêt à l’emploi ».

Pourquoi ce domaine vous passionne-t-il et quel objectif final souhaitez-vous atteindre ?

La multidisciplinarité de ce domaine me captive. Je travaille avec des chimistes (interactions entre molécules et surfaces et molécules entre elles), des physiciens (mesures optiques des biomarqueurs qui émettent des photons), des biologistes et des médecins (besoins concrets du terrain), et des ingénieurs (instrumentation). De plus, comme le domaine de la microfluidique s’est développé il y a une vingtaine d’années seulement, il faut être capable de se faire comprendre et communiquer efficacement sur le sujet. Enfin, savoir qu’il est possible d’améliorer la vie des patients est également une grande source de motivation.
J’espère que ces puces seront un jour connectées à un smartphone par exemple, permettant ainsi un diagnostic en temps réel. Cela serait très pratique lors de situations de crises où dans des localisations ne disposant pas d’infrastructures de laboratoire.

Avec le projet Drugsense, vous avez contribué à l’intégration d’un biocapteur capable de mesurer la présence d’un agent chimiothérapeutique dans le sang. Comment ce capteur fonctionne-t-il et pourquoi améliore-t-il la prise en charge du patient pendant le traitement ?

Lors d’une chimiothérapie, le traitement est administré sur une durée de 24 à 48 heures. Le but est de tuer les cellules cancéreuses avant les cellules saines. Dans le cadre de ce projet HES-SO, nous avons mis au point la possibilité de mesurer en continu la présence de cet agent dans le plasma sanguin. Ainsi le dosage serait adapté en temps réel. La thérapie deviendrait alors personnalisée et optimisée pour chaque patient-e.

Pourquoi avoir choisi la région de Neuchâtel pour mener vos recherches ?

C’est à Neuchâtel, dans le laboratoire de Nico de Rooij, que j’ai appris mon métier de chercheuse. Or l’enseignement et la recherche appliquée sont toutes deux ma passion. C’est donc tout naturellement que j’ai approché la HE-Arc ingénierie pour mener mes recherches. Je collabore également avec le CSEM et l’EPFL antenne neuchâteloise qui disposent de compétences complémentaires. Nous bénéficions tous de l’écosystème d’innovation existant, en particulier dans les microtechnologies.