diagnostiquer-des maladies-avec un smartphone
Les chercheurs de la Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) à Munich, montrent que la lumière émise par une seule molécule peut être détectée avec un dispositif optique peu coûteux. Leur prototype pourrait faciliter les diagnostics médicaux des maladies. Les biomarqueurs jouent un rôle central dans le diagnostic des maladies et l’évaluation de leur évolution. Parmi les marqueurs actuellement utilisés figurent des gènes, des protéines, des hormones, des lipides et d’autres classes de molécules.

Faciliter les diagnostics médicaux des maladies

Les biomarqueurs peuvent être trouvés dans le sang, le liquide céphalorachidien, l’urine et divers types de tissus, mais la plupart d’entre eux ont un point commun: ils sont présents en concentrations extrêmement faibles, et sont donc techniquement difficiles à détecter et à quantifier. Le but ultime de cette étude, est de permettre un dépistage médical directement sur les patients, sans avoir à envoyer les échantillons à un laboratoire distant pour l’analyse.
Philip Tinnefeld, a développé une stratégie pour déterminer les niveaux de biomarqueurs présents en faibles concentrations. Il a réussi à coupler des sondes d’ADN à de minuscules particules d’or ou d’argent. Des paires de particules (« dimères ») agissent comme des nano-antennes qui amplifient les signaux de fluorescence. L’astuce fonctionne comme suit : les interactions entre les nanoparticules et les ondes lumineuses entrantes intensifient les champs électromagnétiques locaux, ce qui entraîne à son tour une augmentation massive de l’amplitude de la fluorescence. De cette manière, les bactéries qui contiennent des gènes de la résistance aux antibiotiques et même les virus peuvent être détectés de manière spécifique.

Des nano-antennes qui servent de sondes

« Ces nano-antennes à base d’ADN ont été étudiées ces dernières années », explique Kateryna Trofymchuk, coauteur de cette étude. « Mais la fabrication de ces nanostructures présente des défis ». Le groupe de recherche de Philip Tinnefeld a maintenant réussi à configurer plus précisément les composants de leurs nano-antennes, et à positionner les molécules d’ADN qui servent de sondes de capture sur le site d’amplification du signal. Ensemble, ces modifications permettent d’amplifier plus efficacement le signal de fluorescence. De plus, dans le minuscule volume concerné, qui est de l’ordre des zeptolitres (un zeptolitre équivaut à 10-21 d’un litre), il est possible de capturer encore plus de molécules.
Le degré élevé de contrôle du positionnement est rendu possible par la nanotechnologie de l’ADN, qui exploite les propriétés structurelles de l’ADN pour guider l’assemblage de toutes sortes d’objets à l’échelle nanométrique – en très grand nombre. « Dans un échantillon, nous pouvons produire simultanément des milliards de ces nano-antennes, en utilisant une procédure qui consiste essentiellement à pipeter quelques solutions ensemble », explique M. Trofymchuk.

La détection de maladies avec un smartphone

« À l’avenir, » dit Viktorija Glembockyte, également coauteur de cette publication, « notre technologie pourrait être utilisée pour des tests de diagnostic même dans des zones où l’accès à l’électricité ou aux équipements de laboratoire est limité. Nous avons montré que nous pouvons détecter directement de petits fragments d’ADN dans le sérum sanguin, en utilisant un microscope portable, basé sur un smartphone qui fonctionne avec un bloc d’alimentation USB conventionnel pour contrôler ce test ». Les smartphones les plus récents sont généralement équipés d’assez bonnes caméras. De plus pour que ce système fonctionne, tout ce dont on a besoin est d’un laser et d’une lentille, deux composants facilement disponibles et bon marché. Les chercheurs de la LMU ont utilisé cette recette de base pour construire leurs prototypes.
Cette recherche a été publiée dans Nature Communications.
Source : Ludwig Maximilian University of Munich
Crédit photo : Pexels