Afin d'analyser des tissus biologiques lésés, les médecins pratiquent des biopsies, mais ce sont des procédures invasives et douloureuses qui demandent du temps pour obtenir les résultats. Pour remplacer les biopsies, les chercheurs envisagent l'utilisation de fibres optiques, aux propriétés optiques remarquables, compactes et flexibles, jusqu'alors cantonnées à l'imagerie de tissus biologiques in vivo.
Une équipe du CEA-Irig/SyMMES a développé un biocapteur capable de détecter des interactions biologiques à distance et en temps réel. Il est à base de fibres optiques fonctionnalisées, c'est-à-dire des fibres optiques à la surface desquelles ont été greffée des molécules afin de leur conférer capacités de bio-détection (= reconnaissance de cibles biologiques).
L'un des défis consistait à réaliser plusieurs détections biologiques simultanément. En effet, pour envisager des détections en milieu complexe tel qu'in vivo, il est nécessaire de disposer de réplicas et de contrôles négatifs pour s'affranchir des phénomènes parasites d'adsorption, ou de changement de température. La détection multiplexée a nécessité de fonctionnaliser les extrémités des fibres optiques regroupées dans un assemblage rigide de 1,6 mm de diamètre.
La fonctionnalisation est réalisée avec deux réseaux de gouttes comportant deux brins d'ADN différents :
- Un brin ADN pour le contrôle négatif,
- Et un brin d'ADN pour suivre en temps réel l'hybridation (l'appariement qui se produit lorsque deux brins d'ADN ayant des séquences complémentaires se rencontrent). Le suivi est basé sur les interférences lumineuses se produisant dans la fibre optique (cf. figure)
Figure © CEA : A gauche (en haut), schéma de la fonctionnalisation de l'extrémité de l'assemblage de fibres optiques avec des brins d'ADN-1 et d'ADN-2. A gauche (en bas), hybridation de l'ADN-2 avec son brin complémentaire. A droite, suivi en temps réel du signal dans deux spots : spot ADN-1 = contrôle négatif. Spot ADN-2 = augmentation du signal due à l'hybridation avec le brin complémentaire.
Encart : vu d'ensemble de l'intensité du signal après détection du brin complémentaire (seul les spots ADN-2 s'allument).
Cette preuve de concept est un premier pas vers des analyses in situ par bio-détection. Il faudra ensuite augmenter le nombre de cibles détectées, améliorer la sensibilité d'assemblages de fibres plus compacts et flexibles compatibles avec les analyses in vivo.