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Call

As a response to the Call for projects 2017 : Innovative technologies:
A

Abstract

Le développement de techniques de diagnostic précoce, à la fois rapides et sensibles, est un vrai défi dans des domaines aussi variés que la défense, l’environnement et la santé. Ces techniques impliquent souvent l’utilisation d’anticorps qui apportent la spécificité indispensable pour la détection de molécules cibles en très faibles quantités dans un fluide biologique. Pour détecter ces molécules le plus précocément possible, il est nécessaire de disposer d’outils qui, couplés aux anticorps, sont capables d’apporter la sensibilité requise.

L’approche proposée dans le projet MAGDIAG est fondée sur l’utilisation de nanoparticules magnétiques, fonctionnalisées par des anticorps monoclonaux, produits au laboratoire JOLIOT/LERI, dirigés contre les objets biologiques cibles. La détection dynamique de ces derniers, après interaction avec les nanoparticules magnétiques, est réalisée grâce à des capteurs à magnétorésistance géante (capteurs GMR) développés au SPEC/LNO qui permettent de compter les objets biologiques magnétiquement marqués un à un. Le LNO possède une très grande expertise dans la conception et l’utilisation de ces capteurs très sensibles reposants sur la spintronique. Ils présentent l’avantage d’avoir une très grande détectivité, de l’ordre de 50 à 200 pT/√Hz, d’être peu coûteux et de pouvoir être intégrés facilement dans des laboratoires sur puce. Cette technique permet donc d’envisager des tests de diagnostic rapides, sensibles, à faible coût et transportables sur le terrain.

Une première preuve de concept de ce type de test à base de capteurs GMR intégrés dans une biopuce (figure 1) a été faite sur des cellules eurocaryotes (myélomes murins NS1). Les critères auxquels doivent répondre les méthodes de diagnostic, comme la sensibilité, la spécificité et la robustesse, mais aussi la rapidité et la facilité d’utilisation, ont pu être évalués pour la première fois avec ce type de dispositif. Bien que capable de détecter un par un les objets biologiques marqués, la limite de détection est actuellement de 104 cellules/ml. Ceci est principalement dû à des signaux faux positifs liés à la présence d’agrégats de billes magnétiques en absence de cellules, agrégats détectés par les capteurs magnétiques comme des cibles biologiques marquées. Malgré ces verrous, cette sensibilité est cependant déjà semblable à celle des tests commerciaux utilisés en routine (test ELISA cytométrie de flux).

Pour améliorer le dispositif, nous avons donc mis au point un nouveau laboratoire sur puce à base de capteurs GMR (qui fait l’objet d’un dépôt de brevet) avec des capteurs disposés de part et d’autre du canal microfluidique, qui va nous permettre de différencier les objets biologiques marqués magnétiquement des agrégats de billes magnétiques. D’autre part, l’utilisation de nanoparticules magnétiques, synthétisées spécifiquement pour ce projet par le laboratoire PHENIX (UMR 8234) devraient permettre de diminuer considérablement le nombre d’agrégats. Nous adaptons également notre dispositif au bâtiment de haute sécurité microbiologique L2 du LERI pour les tests préliminaires sur les salmonelles, le modèle de bactérie que nous avons choisi et qui présente un réel défi en terme de santé publique.

Le travail effectué dans le cadre du DIM ELICIT a fait l’objet d’une publication et d’un dépôt de brevet.

Evaluation of In-Flow Magnetoresistive Chip Cell-Counter as a Diagnostic Tool, M. Giraud, F.D. Delapierre, A. Wijkhuisen,P. Bonville, M. Thévenin, G. Cannies, M. Plaisance, E. Paul, E. Ezan , S. Simon , C. Fermon , C. Féraudet- Tarisse and G. Jasmin-Lebras, Biosensors 2019, 9(3), 105; https://doi.org/10.3390/bios9030105

Brevet d’invention français n° 1855217 déposée le 14/06/2018. Titre de l’invention : dispositif et procédé de détection magnétique d’objets biologiques microscopiques

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