Des biomarqueurs des maladies cardiovasculaires détectés dans le sang à l’échelle nanométrique
Les MCV sont la première cause de mortalité dans l’UE, provoquant 1,9 million de décès chaque année (40 % de tous les décès) et un coût associé estimé à près de 196 milliards d’euros par an. Cependant, les MCV peuvent être traitées avec succès lorsqu’elles sont détectées précocement et prises en charge selon les meilleures pratiques.
Double «nanoattaque» sur des biomarqueurs ciblés
«Notre projet PHOCNOSIS, financé par l’UE, a mis au point un appareil d’analyse basé sur la nanotechnologie pour le diagnostic mini-invasif des MCV», souligne Jaime García-Rupérez, coordinateur du projet. L’approche repose sur la combinaison de la nanophotonique et de la micro ou nanofluidique. Les éléments détecteurs du système se composent de structures nanophotoniques de taille très réduite, capables d’assurer une sensibilité élevée. Comme M. García-Rupérez l’explique: «Cela signifie que les puces d’analyse peuvent contenir des milliers d’éléments détecteurs dans une zone extrêmement réduite.» Afin de continuer à accroître la sensibilité de détection des concentrations requises des biomarqueurs cibles, les capteurs nanophotoniques ont été combinés à un système nanofluidique à commande électrique basée sur l’isotachophorèse de la zone de déplétion ou dz-ITP. Cette technique peut considérablement augmenter la concentration des analytes cibles à un endroit donné.
Intégration des deux nanosystèmes pour l’avenir
Bien que le fonctionnement des systèmes nanofluidique et nanophotonique ait été démontré indépendamment, il n’a pas été possible d’intégrer les deux pendant la durée du projet. «En travaillant sur leur intégration, nous avons observé que les signaux électriques utilisés pour contrôler le concentrateur nanofluidique produisaient une augmentation significative des pertes optiques pour les capteurs nanophotoniques», explique le coordinateur. Les chercheurs ont essayé sans succès de modifier les signaux électriques pour que le concentrateur continue de fonctionner tout en maintenant des pertes optiques acceptables. Toutefois, il n’a pas été possible d’effectuer suffisamment de tests dans le temps disponible. Ironiquement, les chercheurs sont d’avis que cet effet indésirable pourrait avoir des applications dans d’autres scénarios tels que le contrôle et le traitement de signaux optiques. Une fois que les chercheurs de PHOCNOSIS pourront résoudre ces problèmes, ils espèrent pouvoir déployer un dispositif capable d’analyser 2 à 3 gouttes de sang d’un patient en seulement 10 à 15 minutes pour diagnostiquer les signes précoces de MCV. Une autre option pertinente conçue par l’équipe de PHOCNOSIS consistait à utiliser des marqueurs fluorescents avec le concentrateur. De très bons résultats ont été obtenus grâce à cette approche. Le travail dans ce sens se poursuivra et l’objectif sera de développer un système peu coûteux, compact et facile à utiliser. «Il suffit de placer l’échantillon à analyser dans une cartouche d’analyse et de l’introduire dans la plateforme de lecture automatisée», ajoute M. García-Rupérez. Pour résumer la situation, il convient de noter qu’il existe déjà un prototype de plateforme en place, qui pourrait également être utilisé pour d’autres applications dans lesquelles la détection de concentrations élevées ou d’analytes de grande taille est nécessaire dans d’autres tests, comme la détection de bactéries dans les secteurs de l’alimentation ou de l’environnement. Ceci est possible grâce à l’étalonnage de l’essai ciblé par les puces de détection. M. García-Rupérez considère que l’utilisation de marqueurs fluorescents avec le système de concentration nanofluidique peut avoir une application plus directe dans le domaine du diagnostic médical. «Dans l’ensemble, les progrès obtenus dans les différents domaines de recherche concernés par le projet PHOCNOSIS ont été remarquables et nous ont permis d’apprendre beaucoup de choses pour le travail ultérieur avec les dispositifs POCT», conclut-il.
Mots‑clés
PHOCNOSIS, MCV, nanophotonique, nanofluidique, maladie cardiovasculaire, puce, dépistage hors laboratoire