Plateforme de biocapteurs multiparamétriques pour le diagnostic précoce du cancer du sein // Multiparametric biosensor platform for early diagnosis of breast cancer

Le cancer du sein reste aujourd'hui l'un des principaux défis de santé publique, non seulement à cause de sa fréquence, mais aussi du fait de la complexité biologique qui rend son diagnostic précoce encore insuffisamment maîtrisé. Si les techniques actuelles d'imagerie et les méthodes cliniques ont largement amélioré la prise en charge des patientes, elles interviennent le plus souvent lorsque la maladie est déjà installée, et restent limitées face à l'hétérogénéité des profils tumoraux. Dans ce contexte, l'identification de biomarqueurs moléculaires exploitables précocement constitue une révolution potentielle pour anticiper l'apparition de la maladie, affiner le diagnostic et améliorer le suivi des traitements.
Cette thèse s'inscrit dans cette dynamique en proposant une approche innovante fondée sur le développement de biocapteurs miniaturisés capables de détecter simultanément plusieurs biomarqueurs du cancer du sein. L'objectif n'est plus de caractériser la maladie à travers un unique indicateur biologique, mais de révéler un profil moléculaire global, plus fidèle à la réalité clinique. L'enjeu ultime est la construction d'une véritable signature biologique du cancer du sein. En combinant les signaux issus de plusieurs biomarqueurs au sein d'une même analyse, cette signature vise à mettre en évidence des corrélations invisibles lorsqu'ils sont étudiés isolément. Elle ouvre ainsi la voie à un diagnostic plus précoce et à une évaluation et un suivi plus fins du traitement de la maladie et d'une potentielle récidive.
Sur le plan technologique, les biocapteurs développés sont conçus pour répondre à des exigences strictes de performance analytique : ultra-sensibilité, très-haute sélectivité, reproductibilité et stabilité. Après validation en milieux physiologiques artificiels, ces dispositifs sont intégrés dans une plateforme multiparamétrique permettant l'analyse simultanée de plusieurs biomarqueurs à partir d'un unique échantillon. Cette plateforme est pensée dès sa conception comme un futur outil clinique, avec un objectif de réduction des volumes requis, de temps d'analyse raccourci et une possible évolution vers un dispositif portable.
Au croisement des matériaux, de la physique, de la biologie et de l'ingénierie, cette thèse s'inscrit pleinement dans la dynamique de l'Objectif de Développement Durable 3 « Bonne santé et bien-être », en visant le développement d'outils diagnostiques innovants capables d'améliorer la prévention, le diagnostic précoce et le suivi personnalisé, contribuant ainsi à renforcer la qualité des soins, à réduire la mortalité liée au cancer du sein et à promouvoir une santé durable.
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Breast cancer remains one of today's major public health challenges, not only because of its high incidence, but also due to the biological complexity that still limits truly early diagnosis. Although current imaging techniques and clinical methods have significantly improved patient management, they are most often applied once the disease is already established and remain constrained by the heterogeneity of tumor profiles. In this context, the identification of molecular biomarkers that can be exploited at very early stages represents a potential breakthrough to anticipate disease onset, refine diagnosis, and improve therapeutic monitoring.
This PhD project is fully aligned with this perspective and proposes an innovative approach based on the development of miniaturized biosensors capable of simultaneously detecting multiple breast cancer biomarkers. The objective is not to characterize the disease through a single biological indicator, but rather to reveal a global molecular profile that more accurately reflects clinical reality. The ultimate goal is to establish a biological signature of breast cancer. By combining signals from several biomarkers within a single analysis, this signature aims to uncover correlations that remain invisible when biomarkers are considered individually. This approach opens the way to earlier diagnosis and a more precise assessment of disease progression.
The developed biosensors are designed to meet strict analytical performance requirements, including ultra-high sensitivity, very high selectivity, reproducibility, and stability. After validation in artificial physiological media, these devices are integrated into a multiparametric platform enabling the simultaneous analysis of multiple biomarkers from a single sample. From the outset, this platform is conceived as a future clinical tool, with the objectives of reducing sample volumes, shortening analysis time, and enabling potential evolution toward a portable device.
At the intersection of materials science, physics, biology, and engineering, this PhD project is fully aligned with the United Nations Sustainable Development Goal 3, “Good Health and Well-Being”, by aiming to develop innovative diagnostic tools that improve prevention, enable earlier diagnosis, and support personalized follow-up, thereby helping to strengthen healthcare quality, reduce breast cancer mortality, and promote sustainable health.
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Début de la thèse : 14/09/2026
WEB : https://www.who.int/fr/news-room/fact-sheets/detail/breast-cancer#:~:text=Environ%20la%20moiti%C3%A9%20des%20cancers,tous%20les%20pays%20du%20monde.

Programme pour normalien (hors ENS Paris-Saclay) et polytechnicien

Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes

575 Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering

Cette proposition de thèse s'adresse à des candidat.e.s animé.e.s du souhait de s'investir dans un projet transdisciplinaire, à l'interface entre les sciences des matériaux, la physique, et l'ingénierie avec un impact sociétal clairement établi autour des enjeux de santé. La capacité à mener avec rigueur un travail expérimental, à naviguer entre différents champs disciplinaires, à en comprendre les enjeux respectifs et à en articuler les méthodes est un atout essentiel pour la réussite du projet. Une aptitude pour l'analyse scientifique rigoureuse est attendue, incluant un esprit critique développé, une forte capacité de synthèse et un goût prononcé pour l'exploration bibliographique approfondie. La ou le candidate devra également faire preuve d'une curiosité scientifique soutenue et d'une motivation claire pour la recherche à fort enjeu sociétal. Des compétences méthodologiques en expérimentation, en traitement et interprétation des données, ainsi qu'une bonne maîtrise des outils numériques scientifiques constituent des atouts importants. Une sensibilité aux problématiques de santé, sans nécessairement disposer d'une formation initiale en biologie, est souhaitée, de même qu'une capacité à s'approprier rapidement de nouveaux concepts dans des domaines connexes. Enfin, un excellent niveau de communication scientifique est attendu, tant à l'écrit qu'à l'oral, en français ou en anglais, ainsi qu'une capacité à travailler de manière constructive dans un environnement de recherche collaboratif, au contact de disciplines et de cultures scientifiques variées.
This PhD proposal is intended for candidates who are motivated to engage in a project at the interface between materials science, physics, and engineering, with a clearly identified societal impact in the field of health. The ability to navigate across different disciplinary fields, to understand their respective challenges, and to articulate their methods is an essential asset for the success of the project. A strong aptitude for rigorous scientific analysis is expected, including a well-developed critical mindset, a strong ability to synthesize information, and a marked interest in thorough literature exploration. The candidate should also demonstrate sustained scientific curiosity and a clear motivation for research with high societal impact. Methodological skills in experimentation, data processing and interpretation, as well as a good command of scientific digital tools, are important assets. An interest in health-related issues, without necessarily having an initial background in biology, is desired, as is the ability to quickly acquire new concepts in related fields. Finally, an excellent level of scientific communication is expected, both in writing and orally, in French or English, as well as the ability to work in a collaborative research environment, involving diverse scientific disciplines and cultures.