BIABOOSTER: caractériser l'ADN résiduel circulant dans le sang
ADN  sang 
Publié par Adrien le 23/03/2018 à 17:30
Source: CNRS
Développée et brevetée (1) en 2012 et 2014 au Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS-CNRS) et mise en oeuvre industriellement par Picometrics-Technologies, la technologie du BIAbooster permet de caractériser l'ADN avec une précision et une sensibilité inédites. Appliquée à l'analyse de l'ADN résiduel circulant 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...), elle a permis d'identifier des signatures prometteuses pour le suivi de patients atteints de 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...). Ces signatures, présentées dans le numéro du 20 mars 2018 d'Analytical Chemistry, pourraient être confirmées par une étude de plus grande ampleur menée par des équipes de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne et de...) Descartes, de l'Inserm, de l'AP-HM et de l'AP-HP (Hôpital européen Georges-Pompidou).


Principe de la chaîne analytique BIABooster. A partir d'un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents...) de plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait les grandes...) purifié, on effectue une analyse de 1 µL avec l'appareil BIABooster permettant de concentrer, séparer et détecter le profil en taille de l'ADN circulant. Le graphe (Le mot graphe possède plusieurs significations. Il est notamment employé :) en bas à droite représente un profil de taille "typique" avec une succession de pics de faible poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à l'opposé de la...) moléculaire dans la gamme 100-300 bp (paires de bases) et un résidu de haut poids moléculaire d'environ 1700 bp. La limite de sensibilité de l'appareil est de 10 fg/µL
© Aurélien Bancaud, LAAS-CNRS. Pour la silhouette humaine (à gauche): Icon made by Freepik from www.flaticon.com.

Dans le corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.), la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général, incluant par exemple la mort des...) occasionnelle de cellules se traduit par la dégradation et le relargage de leur ADN, qui circule alors dans le sang, avant d'être éliminé. Des études antérieures ont montré que les patients atteints de cancer présentaient des taux élevés de fragments d'ADN en circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) dans le sang. Cependant, des facteurs comme une alimentation riche ou un effort physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la nature ;...) peuvent également être responsables de ce taux élevé de fragments d'ADN. L'analyse sensible et rapide permise par le dispositif BIABooster des molécules d'ADN ouvre de nouvelles voies pour mieux caractériser la composition de cette fraction résiduelle dans le sang et ainsi préciser son origine.

Afin d'analyser l'ADN, le dispositif BiaBooster opère en deux étapes de concentration et de séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans plusieurs...) réalisées en ligne (2). D'abord, l'ADN est concentré via un système de capillaires formé de la jonction (La Jonction est un quartier de la ville de Genève (Suisse), son nom familier est "la Jonquille") d'un petit capillaire et d'un autre de plus grande section. Les chercheurs font couler une solution contenant de l'ADN dans le grand capillaire et utilisent un champ électrique (Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de définir et éventuellement de mesurer en tout point de l'espace l'influence exercée à distance par des...) de faible amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) pour ralentir la migration. Le changement de vitesse (On distingue :) d'écoulement et de champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) électrique au niveau de la constriction permet d'arrêter l'ADN et de le concentrer comme une "galette". Cette galette est ensuite libérée par la baisse progressive du champ électrique, ce qui permet également d'effectuer l'opération de séparation en fonction de la taille des fragments.

Depuis 2016, les chercheurs ont exploité le BIABooster et arrêté un protocole présenté dans Analytical Chemistry. En une vingtaine de minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. ...), l'outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande...) permet la détection d'ADN jusqu'à une concentration de 10 fg/µl (3). Il permet de déterminer la concentration et la taille d'un échantillon avec, respectivement, des précisions de 20 % et 3 %. Il s'est révélé particulièrement adapté pour dresser le profil de l'ADN en circulation dans le sang pour des volontaires sains ou des patients atteints de cancer, à la fois en terme de concentration et de profil de taille.

Au-delà de la prouesse technique, les chercheurs ont décidé d'utiliser ce dispositif pour analyser une centaine d'échantillons cliniques de patients atteints de cancer provenant de l'hôpital européen Georges-Pompidou (L'hôpital européen Georges-Pompidou (HEGP), qui a reçu le nom l'ancien président de la République Georges Pompidou, est un hôpital de l'Assistance publique - hôpitaux de Paris...) AP-HP et des hôpitaux de l'AP-HM. Leurs premiers résultats confirment que la présence d'ADN de faible poids moléculaire en quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection...) importante pourrait constituer une information clinique pertinente pour le suivi des patients. Ils devront être confirmés par une étude de plus grande ampleur menée par des équipes de l'Université Paris Descartes, l'Inserm, l'AP-HM et l'AP-HP (Hôpital européen Georges-Pompidou).

Notes:
(1) Brevets PCT/EP2015/067826 et WO/2014/020271.
(2) Dans les méthodes usuelles de la biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des...) moléculaire, le traitement des échantillons est réalisé en plusieurs étapes, et le plus souvent avec plusieurs machines. C'est le cas de la concentration d'ADN, généralement effectuée par précipitation (En météorologie, le terme précipitation désigne des cristaux de glace ou des gouttelettes d'eau qui, ayant été soumis à des processus de condensation et d'agrégation à l'intérieur des nuages, sont...) à l'éthanol, et suivie d'une analyse sur gel d'électrophorèse. Ici la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à la courbe.) est réalisée en ligne, c'est à dire avec un seul instrument et sans intervention de l'opérateur (Le mot opérateur est employé dans les domaines :).
(3) Soit 10 femtogramme (unité de mesure de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse...) du Système international valant 10^−15 gramme) par microlite (valant 10^−6 litre). C'est un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un...) de fois plus sensible que la concentration typique pour une analyse sur gel d'agarose.
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