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Fluigent : la « boîte à outils » microfluidique
Que se passe-t-il lorsque des tests génétiques s’allient à une nouvelle technologie, la microfluidique, qui élabore des dispositifs capables de convoyer rapidement des substances dans des microcanaux ? Une naissance, celle de la société Fluigent, à Paris. Issue de l’Institut Curie, Fluigent a été fondée en novembre 2005 par Jean-Louis Viovy, directeur du Laboratoire Physicochimie de Curie et Dominique Stoppa-Lyonnet, chef du Service de génétique oncologique de l’institut. .
« En 2001, Dominique Stoppa-Lyonnet s’est posée la question de l’optimisation des tests de dépistage des cancers du sein d’origine génétique, raconte Nicolas Guyot, Directeur général de Fluigent. Les techniques de séquençage de l’ADN ou de chromatographie utilisées pour détecter les mutations inconnues des gènes BRCA1 et BRCA2 impliqués n’étaient plus adaptées à la demande des patientes, car beaucoup trop lentes. Dominique Stoppa-Lyonnet contacte alors Jean-Louis Viovy qui, à l’Institut Curie, a la réputation d’être un développeur de ’’boîtes à outils’’ biomédicales, notamment de dispositifs de microfluidique. Leur collaboration a alors débouché sur la création de Fluigent. »
 Un gel pour capillaire
Pour les tests génétiques des cancers du sein héréditaires, le point clé a été la mise au point d’un gel d’un copolymère « PAM-PDMA » à base d’un squelette de polyacrylamide (PAM) sur lequel sont greffées des « branches » de poly(N,N-diméthylacrylamide) (PDMA). Ce copolymère donne des résultats nettement supérieurs à ceux des matrices traditionnelles pour séparer des brins d’ADN au cours de l’électrophorèse capillaire, dans laquelle la migration des composés chimiques à séparer se produit dans un ou plusieurs capillaires de quelques dizaines de microns de diamètre remplis de gel polymère. L’idée était en effet non plus de séquencer tout le gène en cause, même à haut débit, mais de « marcher sur » les mutations. La technique EMMA™ (Enhanced Mismatch Mutation Analysis) développée en 2004 par les deux équipes permet justement cela (1, 2).
Exemple de détection de mutations réalisée avec la technique EMMATM
© Fluigent
Après extraction de l’ADN, amplification par PCR, on réalise par chauffage et refroidissement lent, comme lors de la chromatographie dénaturante (DHPLC), des « hétéroduplexes » d’ADN formés par l’appariement de brins d’ADN normalement non appariés. La séparation des ces fragments d’ADN dans le capillaire s’opère alors avec une forte « résolution », et la détection des mutations est réalisée par un système optique avec une sensibilité au moins égale à celle de la DHPLC. En utilisant l’électrophorèse multicapillaire et multiplexés, plusieurs fragments d’ADN peuvent être analysés simultanément. Au total, ce criblage permet de quintupler la rapidité de l’analyse par rapport au séquençage ou à la DHPLC.
Contrôler les microfluides
Ce premier pilier de Fluigent s’est vu complété par la mise au point d’un dispositif de contrôle de flux utilisables en microfluidique notamment dans les applications d'analyse biologique en « lab-on-a-chip » : les « laboratoires sur puces » ou « microsystèmes d'analyse totale » (microTAS). Ces microsystèmes comportent des microcanaux dans lesquels peuvent s'effectuer automatiquement différentes opérations sur un échantillon : lyse cellulaire, extraction d'ADN ou de protéines, séparation (par chromatographie ou électrophorèse), détection de molécules à l’aide de techniques optiques, électrochimiques ou électroniques.
« Un audit réalisé pour la valorisation des brevets de Curie avait révélé qu’un appareil de contrôle de flux permettrait de répondre à certains problèmes rencontrés par les chercheurs lorsqu’ils manipulent de petites quantités de fluides, de l’ordre du microlitre », raconte Nicolas Guyot. En effet, la gestion des fluides à analyser se faisait classiquement à l’aide de dispositifs issus de la macrofluidique comme les pousse-seringues et les pompes péristaltiques, peu adaptés à l’obtention d’écoulements réguliers dans des microcanaux où la résistance hydrodynamique est forte. Jean-Louis Viovy et ses collaborateurs ont inventé un « système de contrôle de flux microfluidique » (MFCS, microfluidics flow control systems) qui permet de contrôler la pression à l’entrée et à la sortie des microcanaux, et d’obtenir ainsi un écoulement constant et rapide des fluides (3). Cette technologie brevetée (Fastab, pour fast stabilization) est maintenant déclinée sous la forme de deux appareils à 4 ou 8 canaux (MCFS 4C et 8C) qui sont commercialisés par Fluigent (voir la photo).
Le MCFS à 8 microcanaux de Fluigent
© Fluigent
La société, incubée par Paris Biotech Santé, compte aujourd’hui six personnes avec l’objectif de jouer le rôle de « fer de lance » commercial des recherches réalisées dans les laboratoires des fondateurs, à l’Institut Curie. Le modèle de développement de la société consiste à autofinancer l’activité et la recherche par les ventes de dispositifs innovants, que ce soit les matrices de séparation EMMATM pour électrophorèse capillaire ou les MFCS, explique Nicolas Guyot. Le périmètre de marché est actuellement restreint, mais les experts du MIT estiment que la microfluidique fera partie des « dix technologies qui changeront le monde au XXIe siècle » (4). La recherche de Fluigent se concentre actuellement sur deux projets : le développement d’un « laboratoire sur puce » pour la détection des staphylocoques dorés résistants à la méthicilline (SARM), l’une des principales sources d’infections des maladies nosocomiales. La société participe enfin au projet européen NeuroTAS (5) qui vise à la mise au point d’un microsystème d’analyse totale de biomarqueurs sanguins pour le diagnostic précoce de la maladie d’Alzheimer et d’autres maladies neurodégénératives.
1. J. Weber et al. (2004) Anal Chem. 76(16):4839-48
2. J. Weber et al. (2006) Electrophoresis 27(8):1444-52.
3. C. Fütterer et al. (2004) Lab Chip 4(4):351-6
4. MIT Technology Review, 19/01/2004
www.technologyreview.com/Infotech/12265
5. www.neurotas.eu
Pour en savoir plus
www.fluigent.com
 Ressources Internet
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