​La plupart des diagnostics bactériens actuels nécessite une mise en culture pendant 48 heures. Une façon de réduire ce délai consiste à travailler avec des cellules uniques. Mais comment les manipuler sans les endommager ? Une solution pourrait venir de la mise en œuvre de « forces optiques » capables d'attirer les cellules dans une zone de forte luminosité et de les y maintenir.

Des chercheurs de l'Inac ont développé une microcavité optique qui concentre la lumière sur une zone plus petite qu'une bactérie. Au-dessus de cette structure, la partie dite « évanescente » du champ électromagnétique permet de piéger des bactéries uniques en solution. Celles-ci restent cependant animées d'un mouvement brownien (aléatoire) qui peut être observé de deux  manières : en vue directe, à l'aide d'un microscope et de manière astucieuse, par analyse des variations de l'intensité lumineuse transmise par la microcavité. En effet, la présence de la bactérie modifie l'indice de réfraction du milieu adjacent à la cavité résonante et son mouvement change la résonance optique. La longueur d'onde injectée dans la structure optique restant constante, ces modifications entraînent une variation de l'intensité transmise. En quelques secondes, ces mesures spatiales et temporelles suffisent à définir une signature optique propre à chaque type de bactéries étudiée : Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli et Bacillus subtilis.

Dispositif expérimental ©  CEA

Ces travaux se poursuivront par l'étude de la signature optique d'autres espèces bactériennes et celle de bactéries au cours d'événements tels que la division ou la mort cellulaire.

Ils sont le fruit d'une collaboration avec le Leti et le CNRS. Les micro-résonateurs optiques ont été fabriqués sur la plateforme technologique amont à partir de substrats « silicium sur isolant » identiques à ceux utilisés pour les circuits CMOS actuels.