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Posté par Redbran le Samedi 07/07/2018 à 12:00
Des séquences d'acides nucléiques identifiées en une seule étape
Des chercheurs du LAAS-CNRS ont réalisé un capteur nanofluidique capable de discriminer, en une seule étape, des séquences de nucléotides (ARN, ADN) qui ne diffèrent que par une seule paire de bases. La technologie pourrait être appliquée au dosage (En chimie analytique, le dosage est l'action qui consiste à déterminer la quantité d'une substance précise (l'analyte) présente dans une autre ou...) de biomarqueurs moléculaires de certains cancers. Ces résultats sont publiés dans la revue ACS Sensors.


© Jean Cacheux - LAAS
Principe de fonctionnement du biocapteur nanofluidique: la réduction des dimensions du canal fluidique entraine une hybridation non uniforme entre les molécules cibles injectées et les molécules immobilisées dans le canal le long du capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation...). L'analyse du profil d'hybridation au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) permet d'identifier rapidement les molécules cibles.

Le dosage de biomarqueurs moléculaires dans le sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le plasma est la substance fondamentale et est présent chez la plupart des animaux. Un humain adulte est doté d’environ 5...) pour améliorer la prise en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement...) de certains cancers est un domaine de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) en plein développement. Une équipe du Laboratoire d'analyse et d'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) des systèmes (LAAS-CNRS), en collaboration avec des chercheurs du Centre de recherches en cancérologie (L'oncologie ou carcinologie ou cancérologie est la spécialité médicale d'étude, de diagnostic et de traitement des cancers. Un médecin qui...) de Toulouse (CRCT, Inserm/CNRS), a mis au point (Graphie) une puce nanofluidique qui permet d'identifier rapidement, et en une seule étape, une séquence d'ARN ou d'ADN courts, avec une précision d'une seule paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts a et b, et il s'écrit alors :) de bases.

La particularité de ce capteur fluidique est de comporter, dans sa partie centrale, un canal de dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur,...) nanométrique: plusieurs centaines de micromètres de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet complètement...), mais seulement 500 nanomètres de hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.). Dans ce canal ont été fixées des molécules sondes, capables d'interagir spécifiquement avec les molécules cibles que l'on veut détecter. La puce a été réalisée en salles blanches, grâce aux techniques et au savoir-faire du LAAS-CNRS en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...) de microfabrication. La dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de...) nanométrique du capteur est un point clé, car c'est ce milieu confiné qui favorise une vitesse (On distingue :) de réaction non uniforme le long du nanocanal. L'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) des interactions molécules sondes/molécules cibles, à l'aide d'un microscope à fluorescence (La fluorescence est la propriété que possèdent certains corps d'emettre de la lumière après avoir absorbé des photons de plus forte énergie (plus courte longueur d'onde).), donne un profil spatial qui est la signature de la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite...) que l'on veut détecter. Le capteur nanofluidique a le grand avantage d'identifier une molécule cible en temps réel et en une seule étape d'injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) de solution.

À titre de démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment...), les chercheurs ont pu ainsi discriminer deux microARNs, petites molécules d'ARN non codant comprenant une vingtaine de paires de bases pouvant faire office de marqueurs du cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la survie de ce dernier...), et qui ne diffèrent que par une seule paire de bases. La puce nanofluidique, qui a été développé dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) Oncodevice*, ouvre donc la voie à la détection fine de biomarqueurs, en particulier de segments d'ADN ou d'ARN circulant dans le sang. Cette collaboration se poursuit entre le Centre de recherches en cancérologie de Toulouse, qui travaille notamment à la mise au point de nouveaux biomarqueurs moléculaires non invasifs du cancer du pancréas (Le pancréas est un organe abdominal, une glande annexée au tube digestif. Il est rétropéritonéal, situé derrière l'estomac, devant et au-dessus des reins. Ses fonctions dichotomiques de glandes à...), et l'équipe du LAAS-CNRS, qui cherche désormais à s'affranchir du marquage fluorescent des molécules cibles, et à améliorer la sensibilité du dispositif, avec comme objectif commun d'assurer un transfert de technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) plus rapide vers la clinique.

Note:
*Ces travaux ont été réalisés dans les salles blanches du réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit...) Renatech (https://www.renatech.org/ ).


Références publication:
Spatial Analysis of Nanofluidic-Embedded Biosensors for Wash-Free Single-Nucleotide Difference Discrimination
J. Cacheux, M. Brut, A. Bancaud, P. Cordelier, T. Leïchlé,
ACS Sensors, 2018, 3 (3), pp 606?611
DOI: 10.1021/acssensors.7b00667

Contact chercheur:
Thierry Leïchlé - LAAS

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Source: CNRS-INSI
 
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