Identification génétique ultrarapide et hautement multiplexe par amplification par PCR-2D de sondes cadenas – FASTGENE-HM

Le but de ce projet et de développer un procédé et une plateforme d’identification génétique permettant de détecter en moins de 15 minutes la présence et la concentration d’un ou plusieurs agents pathogènes dans un échantillon parmi 140 cibles potentielles.
Dans de nombreuses situations, il est souhaitable de pouvoir détecter aussi rapidement que possible la présence de certains microorganismes dans un environnement donné. Pour les forces armées déployées sur un théâtre d’opération par exemple, il peut être vital de pouvoir détecter en quelques minutes la présence dans un prélèvement d’air de microorganismes pathogènes dispersés par un agresseur. Dans le cadre d'applications civiles, les besoins sont similaires pour le diagnostic rapide de la présence d’agents pathogènes dans un prélèvement biologique et la détermination d’un profil de résistance à des antibiotiques ou antiviraux.
Pour satisfaire ces besoins, l’exploitation de l’information génétique contenue dans ces prélèvements est la voie la plus prometteuse. On peut accéder à cette information selon deux approches :
- Une approche analytique grâce au séquençage de nouvelle génération, qui permet d’accéder à un échantillon aléatoire de cette information, lequel est ensuite analysé par bioinformatique. Mais la génération actuelle reste encore trop couteuse, trop lente et peu robuste.
- Une approche ciblée par la recherche directe de la présence d’une ou plusieurs séquences génétiques par PCR ou méthode d’amplification similaire. Pour être en mesure de satisfaire les besoins de certaines applications, cette approche doit être améliorée par rapport à l’état de l’art pour permettre l’identification simultanée d’une centaine de séquences génétiques en quelques minutes. Il est également primordial que cette approche soit quantitative et permette la détermination des concentrations respectives des séquences cibles présentes.
Dans un travail récent soutenu pour le programme ASTRID, ELVESYS a développé la technologie de PCR ultrarapide la plus rapide au monde grâce à sa maîtrise de la microfluidique. L’objectif du projet ASTRID MATURATION est d’étendre les performances de cette technologie pour obtenir un procédé et un appareil de PCR ultrarapide et simultanément quantitative et hautement multiplexe. Dans ce but, nous prévoyons l'utilisation de sondes cadenas et de gel thermo-réticulant qui tirent pleinement avantage de la structure interne de nos puces microfluidiques et de notre rapidité de thermalisation pour augmenter notre potentiel de multiplexage. La maîtrise simultanée de ces technologies au sein d'une même plateforme permettra de mettre au point le système le plus abouti pour la détection ultrarapide d'agents pathogènes, que ce soit pour des applications civiles ou de défense.
En termes de performance, l'objectif final est de pouvoir mesurer dans un échantillon d’ADN en une seule réaction et en moins de 10 minutes les concentrations respectives de toutes les séquences, parmi 140 séquences ciblées, dont la concentration est supérieure à 1/10000e de l’espèce ciblée la plus représentée.
Ces performances seront illustrées sur deux applications modèles: 1) une application d’intérêt défense démontrant la capacité d’identification rapide d’agents simulants dans des échantillons environnementaux ; 2) une application civile avec le diagnostic rapide des infections pulmonaires et de leur profil d’antibiorésistance associé.