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Dorothee DEBAVELAERE-CALLENS


+33 3 27 51 12 90
Dorothee.Callens@univ-valenciennes.fr

Ma recherche

Mes recherches  sont d’ordre pluridisciplinaire  et s’articulent essentiellement autour de 4 axes :

    1. Caractérisation non destructives de milieux osseux par ondes ultrasonores
    2. Caractérisation de l’adhérence cellulaire d’ostéoblastes par détachement ultrasonore basse fréquence (200 kHz).
    3. Caractérisation de cellules biologiques en Laboratoire sur puce (Bio MEMS)
    4. Quantification de l’adhésion de dépôts laitiers et caractérisation de la prolifération bactérienne dans l’industrie agroalimentaire

 

Je me suis également intéressée au problème d’adaptation avant de transducteurs ultrasonores utilisés en milieux biologiques.

 

·         L’axe (I)  concerne le développement de méthodes de caractérisation ultrasonore des tissus osseux par réflexion (cultures cellulaires) ou transmission (os longs).

Une première méthode de caractérisation de cultures de cellules souches hématopoïétiques devait être compatible avec la stérilité nécessaire aux cultures et permettre un suivi quantitatif du développement de cellules et notamment de leur différentiation. Collaboration avec le service de Chirurgie Orthopédique de l’Hôpital Henri Mondor de Créteil ainsi qu’avec le Centre de Transfusion Sanguine du Val de Marne.

La deuxième méthode devait être capable de générer un type d’ondes sensibles aux variations de propriétés mécaniques de l’os long.

 

  APPORT :

Proposition de deux méthodes de caractérisation non destructives très spécifiques aux applications avec le développement de capteurs associés (capteurs à pointes pour l’étude de l’os long).

La première étude a également permis

v  d’appréhender la sensibilité des ondes ultrasonores transversales aux propriétés d’adhésion d’un tissu cellulaire sur un substrat. Ce dernier point m’a permis d’initier un nouvel axe de recherche dans l’équipe.

v  de proposer une nouvelle méthode d’adaptation mécanique de transducteurs ultrasonores utilisés pour l’étude de milieux biologiques faite d’un bicouche colle/ verre.

 

·         L’axe (II) concerne la caractérisation de l’adhérence cellulaire sur biomatériaux :

L’intégration des biomatériaux étant fortement dépendante de l’adhérence de cellules sur ces matériaux, nous nous sommes intéressés à l’étude de l’adhérence cellulaire par ultrasons. Nous détachons les cellules par l’application d’une contrainte ultrasonore à l’interface cellules-substrat de culture. Grâce à la corrélation entre la contrainte appliquée et le taux de cellules détachées, nous obtenons une force d’adhérence de cellules osseuses en fonction de la fonctionnalisation chimique ou biologique du substrat de culture. Des mesures de viabilité cellulaire ont également été réalisées post détachement. Nous avons collaboré plus particulièrement avec le Groupe de Recherche sur les Biomatériaux, UPRES EA 1049, Lille 2.

 APPORT :

            Nous avons développé une méthode de quantification non destructive de l’adhésion cellulaire. En effet, les cellules gardent une viabilité lors de leur remise en culture, cependant la mesure de la force d’adhésion est relative, elle permet de comparer des fonctionnalisations de surface ou des matériaux (mesures faites sur verre ou hydroxyapatite). La mesure de force n’est pas absolue.

 

§  Dans le troisième axe de recherche (axe ( III)) initié plus récemment avec B. Nongaillard, P. Campistron et J. Carlier , nous tirons parti des possibilités qu’offre la plateforme technologique du LCI-IEMN (Lille 1) pour concevoir des fonctions  (détection, mesure d’adhérence, mesure d’élasticité à l’échelle de la cellule, micro-mélangeur…) en associant les couches piézo-électriques haute fréquence ( 1 à 2 GHz) et la microfluidique.

  Les travaux se sont portés essentiellement sur la conception  d’un Lab-On-Chip dédié à la caractérisation acoustique de cellules biologiques et en particulier sur le développement technologique de l’intégration hétérogène transducteur acoustique / microfluidique mais aussi la caractérisation acoustique des matériaux utilisés. Nous avons ainsi pu, dans ce cadre, mettre en place la fabrication de transducteurs acoustiques haute fréquence (1 GHz) intégrable en Lab-On-Chip ainsi que des couches d’adaptation mécanique nécessaires à la transmission de l’onde acoustique du transducteur vers le milieu sous investigation. Nous avons travaillé sur la réalisation de couches d’adaptation et la focalisation des ondes acoustiques grâce à la gravure de miroirs sur silicium. 

APPORT :

Conception  d’un  Lab-On-Chip (1GHz)  dédié à la caractérisation acoustique de cellules biologiques.

Détections de particules de latex (30 µm), mesure d’atténuations de solutions témoins.

Des mesures de dilutions de solutions sanguines ont montré des résultats comparables à ceux obtenus en macrovolume.

Le concept de ce dispositif a fait l’objet d’un brevet déposé par le CNRS avec extension à l’International et USA.

                              

·         L’axe (IV) concerne l’étude de l’adhésion de dépôts laitiers (solutions de calcium) par la mesure de la réflexion d’ondes transversales 30 MHz (à l’interface dépôt/ substrat). L’étude est réalisée dans le cadre d’un projet ARciR en collaboration étroite avec l’INRA.

 

Dans un premier temps nous avons étudié l’adhésion sur verre et inox d’un fluide de type glucose de viscosité variable en fonction de la force d’arrachement.

Dans un deuxième temps, nous avons mis au point des dépôts alimentaires laitiers aux propriétés d’adhésion / cohésion et structures maîtrisées.

 

APPORT :

Nous avons développé un protocole de mesure extrêmement précis (température, couplage au glucose, positionnement au µm). Dans ces conditions, nous avons pu extraire des mesures de réflexion un paramètre corrélé à  la viscosité et à la force d’arrachement du fluide, indépendant du substrat.

Les mesures sur dépôts laitiers de référence sont en cours et sont encourageantes.

  Je me suis également intéressée au problème d’adaptation avant de transducteurs ultrasonores utilisés en milieux biologiques .

Curriculum Vitae

Fonctions actuelles

Le laboratoire : Ultra-sons, telecommunications, micro-systemes acoustiques, electronique

Chargée de Mission Communication du Laboratoire

Diplômes universitaires

  • 1996 -
    Doctorat d'Electronique, Université de Valenciennes, 
    Thèse de Doctorat intitulée : "Caractérisation de Progéniteurs Osseux en Culture. Développement d'une technique Ultrasonore d'Analyse Dynamique"
  • 1993 -
    DEA Ultrasons et Imagerie, Université de Valenciennes
  • 1992 -
    Maitrise de Physique, Université de Lille

Expériences professionnelles

  • De Octobre 1993 à Septembre 1996 -
    Allocataire Moniteur, ISTV, Université de Valenciennes
  • De Octobre 1996 à Octobre 1997 -
    ATER, ISTV, Université de Valenciennes
  • Depuis octobre 1997 à Août 2013 -
    Maître de Conférences,  ISTV, Université de Valenciennes
  • Depuis Septembre 2103 -
    Maître de Conférences HC,  ISTV, Université de Valenciennes

Réalisations - valorisation

VALORISATIONS INDUSTRIELLES

Brevets

ENSEIGNEMENTS

Responsabilités pédagogiques

Responsable pédagogique de la 3ème année de Licence SIAMN  Science de l'Information de l'Audiovisuel et des Médias Numériques) à l'ISTV
 

Enseignements actuels

Optique Ondulatoire L3 Sciences Physiques ISTV
Optique Géométrique  L3 Sciences Physiques ISTV
Hyperfréquence de Base L3 GEII ISTV
Thermodynamique L2 Sciences Physiques ISTV
Analyse et modulation du signal L3 SIAMN ISTV
Communications Optiques M2 ISC ISTV
Hyperfréquence M1 ISC ISTV
 
 

Publications

Articles dans une revue internationale avec comité de lecture - Papiers réguliers depuis 2000

 
  • Ultrasonic adhesion measurement of whey protein fouling COLLIER N., CALLENS D., CAMPISTRON P., NONGAILLARD B., JIMENEZ M., ALOGAILI G., DEBREYNE P., DELAPLACE G. 
    Heat Transf. Eng.(2014(available online august 26, 2014 ; in press)
    doi: 10.1080/01457632.2015.954963
  • Lab-on-a-chip for high frequency acoustic characterization 
    GAO J., CARLIER J., WANG S.X., CAMPISTRON P., CALLENS D., GUO S.H., ZHAO X.Z., NONGAILLARD B. 
    Sens. Actuator B-Chem.177 (2013753-760 (available online november 21, 2012 ; published february 2013)
    doi: 10.1016/j.snb.2012.11.037
  • Controlling the transmission of ultrahigh frequency bulk acoustic waves in silicon by 45° mirrors
    WANG S., GAO J., CARLIER J., CAMPISTRON P., NDIEGUENE A., GUO S., BOU MATAR O., DEBAVELAERE-CALLENS D., NONGAILLARD B.
    Ultrasonics, 51, 5 (2011) 532-538 (available on line january 8, 2011 ; published july 2011)
    doi: 10.1016/j.ultras.2011.01.003
  • SU-8-based nanocomposites for acoustical matching layer  WANG S., CAMPISTRON P., CARLIER J., CALLENS-DEBAVELAERE D., NONGAILLARD B., NDIEGUENE A., NASSAR G., SOYER C., ZHAO X.
    IEEE Trans. Ultras. Ferroelectr. Freq. Control, 56, 7 (2009) 1483-1489 (published july 2009)
    doi: 10.1109/TUFFC.2009.1204
  • Matching ultrasonic transducer using two matching layers where one of them is glue
    CALLENS D., BRUNEEL C., ASSAAD J.
    NDT & E Int., 37, 8 (2004) 591-596
    doi: 10.1016/j.ndteint.2004.03.005
  • Cells under stress : a non destructive evaluation of adhesion by ultrasounds
    MYRDYCZ A., CALLENS D., KOT K., MONCHAU F., RADISZEWSKI E., LEFEBVRE A., HILDEBRAND F.
    Biomol. Eng., 19, 2-6 (2002) 219-225
  •  

Articles dans une revue internationale avec comité de lecture suite à une conférence

A 45° silicon mirror for acoustic propagation parallel to the plane of the substrate
WANG S., CARLIER J., CAMPISTRON P., XU W., CALLENS-DEBAVELAERE D., NONGAILLARD B., NDIEGUENE A., ZHAO X.
9th Anglo-French Physical Acoustics Conference, AFPAC 2010, Lake District, UK, january 18-22, 2010
J. Phys. : Conf. Ser., 269, 1 (2011) 012009-1-10 (published february 17, 2011), non réferencé dans ISI Web of Knowledge
doi: 10.1088/1742-6596/269/1/012009
SU-8 photoresist and SU-8 based nanocomposites for broadband acoustical matching at 1 GHz
NDIEGUENE A., CAMPISTRON P., CARLIER J., WANG S., CALLENS-DEBAVELAERE D., NONGAILLARD B.
8th Anglo-French Physical Acoustics Conference, Arcachon, France, december 8-10, 2008
J. Phys. : Conf. Ser., 195 (2009) 012005-1-8 (published november 23, 2009), non réferencé dans ISI Web of Knowledge
doi: 10.1088/1742-6596/195/1/012005
On the use of ultrasounds to quantify the longitudinal threshold force to detach osteoblastic cells from a conditioned glass substrate
DEBAVELAERE-CALLENS D., PEYRE L., CAMPISTRON P., HILDEBRAND H.F.
European Materials Research Society Fall Meeting, Symposium on Surface Functionalization and Activation of Biomaterials, Warsaw, Poland, september 4-8, 2006
Biomol. Eng., 24, 5 (2007) 521-525
doi: 10.1016/j.bioeng.2007.08.016

Communications internationales avec actes

Stiffness controlled SU8-based nanocomposites : application for 1 GHz matching layer conception
WANG S.X., CARLIER J., NDIEGUENE A., CAMPISTRON P., CALLENS D., NONGAILLARD B., ZHAO X.Z.
Proceedings of the 2008 IEEE International Ultrasonics Symposium, 2008 IEEE IUS, Beijing, China, november 2-5, 2008, 678-681, ISBN 978-1-4244-2428-3
doi: 10.1109/ULTSYM.2008.0163
Acoustical properties characterization of a composite made of SU-8 and nanoparticules for BioMEMS application
CARLIER J., CAMPISTRON P., CALLENS D., SOYER C., NONGAILLARD B., WANG S., ZHAO X.
Proceedings of the Second ASA-EAA Joint Conference, ACOUSTICS'08, Paris, France, june 29-july 4, 2008, 4979-4983, ISBN 978-2-9521105-4-9 - EAN 9782952110549
doi: 10.1121/1.2934923
High frequency ultrasonic spectrometry of viscoelastic liquids
CAMPISTRON P., TOUBAL M., LEFEBVRE F., CARLIER J., CALLENS D., NONGAILLARD B., DUBOIS Y.
Proceedings of the 2007 International Congress on Ultrasonics, ICU 2007, Vienna, Austria, april 9-12, 2007, paper ID 1683, session R25
doi: 10.3728/ICUltrasonics.2007.Vienna.1683_campistron
On the use of ultrasounds to quantify cellular adhesion on biomaterials
DEBAVELAERE-CALLENS D., PEYRE L., CAMPISTRON P., POUSSOT P., FABRE J.J., HILDEBRAND H.F.
Proceedings of the 2007 International Congress on Ultrasonics, ICU 2007, Vienna, Austria, april 9-12, 2007, 69
doi: 10.3728/ICUltrasonics.2007.Vienna.1671_debavelaere-callens
Quantification of the longitudinal force necessary to detach osteoblastic cells from a glass substrate using ultrasounds
CALLENS D., PEYRE L., LEFEBVRE A., HILDEBRAND H.F.
Proceedings of the 2006 European Materials Research Society Fall Meeting, Symposium on Surface Functionalization and Activation of Biomaterials, Warsaw, Poland, september 4-8, 2006, 221-222
http://www.science24.com/paper/7481

Frequency effect on the cell detachment by ultrasound
PEYRE L., CALLENS D., LEFEBVRE A., RADISZEWSKI E., HILDEBRAND H.F., FABRE J.J.
Proceedings of the Joint 7th CFA Congress and 30th DAGA Congress, CFA/DAGA 2004, Strasbourg, France, march 22-25, 2004, 285-287

Matching of ultrasonic transducer : interest of the glue layer
CALLENS D., BRUNEEL C., ASSAAD J.
144th Meeting of the Acoustical Society of America, Cancun, Mexico, december 2-6, 2002
J. Acoust. Soc. Amer., 112, 5 (2002) 2408

Non destructive evaluation of cell adhesion by ultrasounds
MYRDYCZ A., CALLENS D., KOT K., MONCHAU F., RADISZEWSKI E., LEFEBVRE A., HILDEBRAND F.
Proceedings of the 2001 European Materials Research Society Spring Meeting, Symposium G : Cell – Biosystem Material Interactions, Strasbourg, France, june 6-7, 2001, G-IV.2