Santé

Détecter les cancers en quelques minutes grâce aux nanotechnlogies

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Une équipe de l'Université de Yale a mis au point une technique d'analyse de sang, simple, précise et rapide, capable de repérer les biomarqueurs du cancer du sein ou de la prostate. La méthode, qui utilise une puce électronique et des nanofils, pourrait être appliquée à d'autres cancers voire à des maladies cardiovasculaires.

Schéma de principe. Le sang (en rouge) est d'abord filtré dans un compartiment dédié et la partie utile, purifiée, atteint seule la zone de la puce (en bas) où l'analyse est réalisée. © Mark Reed

On sait repérer la présence d'une tumeur par une analyse du sang en détectant des antigènes caractéristiques. Mais la méthode est longue et délicate. Il faut centrifuger le sang pour séparer les cellules (globules rouges, blancs, etc.) du plasma, lequel doit ensuite subir une analyse chimique complexe. Le travail prend plusieurs jours et ne peut être réalisé que dans un laboratoire spécialisé. De plus, la précision est moyenne et l'antigène doit être présent en quantité suffisante pour être mis en évidence, faute de quoi il peut subsister une ambiguïté.

Depuis plusieurs années, Mark Reed et Tarek Fahmy, de la Yale University, travaillent sur des senseurs électroniques capables de détecter certaines molécules dans une solution liquide et appliqués au diagnostic médical. Dans un tel laboratoire sur puce (ou lab-on-a-chip, LOC), la solution s'écoule dans un dispositif miniaturisé, faisant appel à la microfluidique, cette science de la circulation d'un fluide dans un volume minuscule.

Dans les senseurs les plus classiques, la substance recherchée interagit avec le substrat et se fixe en certains endroits. Elle peut alors être détectée grâce à un marqueur, par exemple fluorescent, qui se lie spécifiquement à elle. L'équipe de l'Université Yale étudie, elle, des nanosenseurs purement électroniques, permettant une analyse plus rapide. L'idée n'est pas nouvelle. IBM, par exemple, a présenté récemment le prototype d'une « puce à ADN », capable de séquencer une chaîne d'ADN.

Schéma de principe des premiers prototypes étudiés par l'équipe. Les molécules à isoler sont présentes dans la solution qui circule au-dessus de la puce électronique et s'accrochent spécifiquement sur les nanofils de silicium. © Yale University

Un système portable de diagnostic

Aujourd'hui, un groupe réuni autour de ces deux chercheurs publie les détails d'une première réalisation concrète dans la revue Nature Nanotechnology. Les performances sont assez spectaculaires. Cette petite puce détecte en moins de vingt minutes la présence des antigènes caractéristiques du cancer du sein et du cancer de la prostate dans un échantillon de 10 microlitres de sang obtenu sans aucune préparation.

Le secret, expliquent les auteurs, réside dans la circulation du liquide. A l'intérieur du senseur, les étapes de purification et d'analyse sont séparées. Le sang, avec tous ses composants, est d'abord filtré dans un premier compartiment. Après une phase de lavage, le liquide restant, purifié, pénètre dans la zone d'analyse. Celle-ci est composé de nanofils de silicium sur lesquels se fixe la substance à détecter. « Cette séparation en deux étapes isole le détecteur de l'environnement complexe du sang » précisent les chercheurs.

Le résultat est une sensibilité très élevée, permettant de repérer des concentrations de marqueurs très faibles. Ce senseur serait capable de détecter un grain de sel dilué dans une piscine, affirment les auteurs. La rapidité de l'analyse et le fait qu'elle puisse être réalisée sur un échantillon de sang frais sans préparation change complètement la manière de conduire ce genre de test. Il pourrait être pratiqué rapidement, à l'hôpital ou même par un médecin. De plus, cette puce pourrait être utilisée sur une large variété de cancers et même pour détecter des maladies cardiovasculaires.

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