Micro ARNs : un nouveau dispositif de diagnostic précoce et non invasif

Par Gaëlle Degrez / Publié le 28 septembre 2015

L'utilisation de marqueurs biologiques pour établir des diagnostics thérapeutiques est une voie très prometteuse pour le secteur médical. Parmi les différents marqueurs intéressants, les microARN suscitent beaucoup d'intérêt. C'est en se tournant vers cette approche, qu'une équipe de l'Institut d'Electronique Fondamentale (IEF – UPSud/CNRS) a réussi à mettre au point une nouvelle méthode de diagnostique médical rapide, fiable et facile à mettre en œuvre.


L'interaction des différents fluorophores en transfert d'énergie FRET (donneurs en violet, accepteurs en vert, bleu et orange) est utilisée pour quantifier différents micro-ARNs. © Niko Hildebrandt (IEF - Univ. Paris-Sud/CNRS)

Un des grands enjeux actuel dans le domaine thérapeutique est lié au développement de nouvelles méthodes de diagnostic et notamment celles basées sur l’utilisation de biomarqueurs (voir encadré).  Parmi ces derniers, les microARN font figures de favoris. Découverts dans les années 1990, les microARN sont des petites molécules d'ARN non codantes participant à la régulation de nombreux processus cellulaires.

Chez l'homme, plus de 2500 microARN ont été mis en évidence. S'ils intéressent autant les chercheurs, c'est qu'il est aujourd'hui avéré qu'ils jouent un rôle majeur dans le bon fonctionnement des cellules et que de ce fait, leurs dysfonctionnements (absence, surabondance ou mauvaise combinaison) peuvent être associés à différentes pathologies, et notamment en cancérologie.

Autres avantages de ces petits ARN : ils sont très stables et sont présents dans les fluides corporels comme l'urine ou le sang. Une simple prise de sang permettrait-elle alors de diagnostiquer un cancer ou de vérifier la réponse à certains médicaments ? Si le chemin pour y parvenir est encore long, une étape supplémentaire vient d'être franchie par l'équipe NanoBioPhotonique de l’Institut d’Electronique Fondamental (IEF- Université Paris-Sud / CNRS) avec sa nouvelle méthode de détection nanobiophotonique(1).

Détecter grâce à la luminescence

Pour qu'un test puisse trouver des applications dans le domaine du diagnostic clinique, il doit impérativement répondre à quelques exigences : fournir un résultat rapidement, avec une bonne sensibilité (qui ne nécessite pas un échantillon trop important) et être multiplexé, c'est à dire qui permette de mesurer plusieurs biomarqueurs en même temps. Basés sur des technologies utilisant l’amplification tel que le « quantitative real-time PCR» (2), aucun des dispositifs existants actuels ne possédaient toutes ces caractéristiques.

Au contraire, le détecteur biophotonique mis au point à l'IEF a permis de mesurer plusieurs micro-ARNs simultanément sans passer par les étapes de séparation et d’incubation (cf encadré). Une découverte rendue possible grâce au transfert d’énergie par résonnance de type Förster (FRET) qui permet de mesurer l’interaction de deux fluorophores proches dans l’espace (quelques nanomètres) capables d’émettre de la lumière de fluorescence après excitation sans nécessiter de préparation de l’échantillon ou d’amplification du signal au préalable.

L’élaboration de ce test a fait l’objet d’une publication le 17 août dernier en couverture de la revue Angewandte Chemie International Edition. Ce biocapteur pourrait se positionner comme un acteur majeur dans l’avancement des recherches en oncologie, en faisant de ces micro-ARNs des biomarqueurs prédictifs de la réponse à certains traitements.

Le CNRS, l’Université Paris-Sud et l’entreprise Lumiphore ont déposé une demande de brevet européen et ont répondu à l’appel à projet de l’Idex Paris-Saclay pour valoriser la technologie impliquée dans ce projet.

Une grande sélectivité
Le détecteur biophotonique ainsi établi fonctionne à faible température constante, présente une haute sensibilité de l’ordre du picomolaire (10-12) ainsi qu’une grande sélectivité, même avec des cibles montrant seulement deux mésappariements de paires de base.

Il a permis une quantification de 3 différents micro-ARNs (3), dont certains associés à des biomarqueurs pour le cancer, à des concentrations différentes dans le même échantillon de 150 μL (10-6). Sachant que le diagnostic clinique nécessite d’effectuer des mesures dans des échantillons de petits volumes de sérum, la détection sous-nanomolaire (10-9) directe dans des échantillons de sérum de 7,5 μL a ainsi permis d’attester la faisabilité du diagnostic de micro-ARNs multiplexés.

 

Notes
1- Technologie pour des analyses biomoléculaires à l’échelle nanométrique en utilisant la lumière
2- Méthode permettant de mesurer la quantité initiale d’ADN.  
3- Deux considérés comme des biomarqueurs pour le cancer, le troisième ayant été sélectionné pour sa similarité (deux mésappariements de paires de base) avec l’un des deux autres dans le but de montrer la sélectivité de la technique.



Référence :
Angewandte Chemie International Edition » (Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 10024–10029 et Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 9725 – publication 17 Août 2015

Contact : Niko Hildebrandt – Institut d'Electronique Fondamentale (IEF- Univ. Paris-Sud/CNRS)

Dernière modification le 28 septembre 2015