Biotechnologie
La biopuce, une nouvelle arme des chercheurs
Micro-électronique, biologie et informatique s’associent pour décrypter l’information génétique. La biopuce bouleverse les méthodes habituelles d’analyse de l’ADN.
Les connaissances fondamentales dans le domaine des sciences du vivant ont littéralement explosé avec l’annonce du décryptage du génome humain. L’étape qui vient d’être franchie est l’inventaire qui permet d’identifier la grande majorité des gènes humains. Reste aux chercheurs à comprendre la syntaxe et le langage particulier de la génétique. En raison du nombre élevé de tests à réaliser, la bioinformatique joue un rôle essentiel pour dépouiller toutes les informations issues de cette découverte.
Née de l’alliance du silicium et de la biochimie, la puce à ADN est une technologie performante pour la bioinformatique. La biopuce est un système miniaturisé qui permet sur une surface de l’ordre du centimètre carré, d’identifier et d’analyser en quelques heures, simultanément l’expression de plusieurs centaines voire des dizaines de milliers de gènes dans un échantillon biologique donné (biopsie d’un tissu malade, sang, eau, aliment, etc.).
Le fonctionnement de ces biopuces est basé sur le principe de l’hybridation. Elles sont constituées d’un minuscule support sur lequel sont synthétisées ou greffées des milliers de sondes. Ces réservoirs sont remplis de fragments de simples brins d’ADN de séquences connues. Le fonctionnement repose sur l’hybridation de fragments d’ADN inconnus avec des séquences d’ADN identifiées, les sondes. Lorsqu’un échantillon inconnu est introduit, il se lie aux séquences complémentaires, il suffit alors de repérer –par fluorescence, radioactivité ou par une autre interaction- dans quelles cases l’union a lieu pour connaître quels gènes sont exprimés dans les cellules étudiées.
De multiples applications
Les matériaux utilisés pour la réalisation des puces sont au nombre de trois : le plastique (polymères), le verre et le silicium. Nul doute, l’utilisation du silicium – un matériau semi-conducteur- est un pari sur l’avenir. Si tout évolue comme prévu, avec les puces de deuxième génération, l’hybridation pourrait se traduire par un signal électrique qui sera analysé par la puce elle-même. Il n’y aurait qu’à la connecter à un micro-ordinateur pour lire et interpréter les résultats. Depuis près d’une dizaine d’années en France, le Commissariat à l’énergie atomique (CEA) s’investit dans ce secteur de recherche. Pour Marc Cuzin du Laboratoire d’électronique, de technologie et d’instrumentation du CEA à Grenoble, les perspectives d’avenir des ces microréseaux sont très encourageantes: «les biopuces devraient intégrer d’autres fonctions, pour obtenir des systèmes miniaturisés complets éventuellement programmables, à l’image des circuits électroniques intégrés.»
Ces biopuces n’en sont qu’à leur début, mais déjà les applications sont multiples dans la recherche sur le fonctionnement des gènes, l’industrie pharmaceutique et agroalimentaire, le diagnostic et le suivi thérapeutique. En médecine, ces microréseaux ont déjà été utilisées avec succès pour des pathologies tumorales, immunitaires, inflammatoires, infectieuses et nerveuses. Dans le domaine agroalimentaire, ces biopuces sont utilisées pour traquer la listériose dans les produits laitiers ou pour contrôler la qualité de l’eau potable.
Née de l’alliance du silicium et de la biochimie, la puce à ADN est une technologie performante pour la bioinformatique. La biopuce est un système miniaturisé qui permet sur une surface de l’ordre du centimètre carré, d’identifier et d’analyser en quelques heures, simultanément l’expression de plusieurs centaines voire des dizaines de milliers de gènes dans un échantillon biologique donné (biopsie d’un tissu malade, sang, eau, aliment, etc.).
Le fonctionnement de ces biopuces est basé sur le principe de l’hybridation. Elles sont constituées d’un minuscule support sur lequel sont synthétisées ou greffées des milliers de sondes. Ces réservoirs sont remplis de fragments de simples brins d’ADN de séquences connues. Le fonctionnement repose sur l’hybridation de fragments d’ADN inconnus avec des séquences d’ADN identifiées, les sondes. Lorsqu’un échantillon inconnu est introduit, il se lie aux séquences complémentaires, il suffit alors de repérer –par fluorescence, radioactivité ou par une autre interaction- dans quelles cases l’union a lieu pour connaître quels gènes sont exprimés dans les cellules étudiées.
De multiples applications
Les matériaux utilisés pour la réalisation des puces sont au nombre de trois : le plastique (polymères), le verre et le silicium. Nul doute, l’utilisation du silicium – un matériau semi-conducteur- est un pari sur l’avenir. Si tout évolue comme prévu, avec les puces de deuxième génération, l’hybridation pourrait se traduire par un signal électrique qui sera analysé par la puce elle-même. Il n’y aurait qu’à la connecter à un micro-ordinateur pour lire et interpréter les résultats. Depuis près d’une dizaine d’années en France, le Commissariat à l’énergie atomique (CEA) s’investit dans ce secteur de recherche. Pour Marc Cuzin du Laboratoire d’électronique, de technologie et d’instrumentation du CEA à Grenoble, les perspectives d’avenir des ces microréseaux sont très encourageantes: «les biopuces devraient intégrer d’autres fonctions, pour obtenir des systèmes miniaturisés complets éventuellement programmables, à l’image des circuits électroniques intégrés.»
Ces biopuces n’en sont qu’à leur début, mais déjà les applications sont multiples dans la recherche sur le fonctionnement des gènes, l’industrie pharmaceutique et agroalimentaire, le diagnostic et le suivi thérapeutique. En médecine, ces microréseaux ont déjà été utilisées avec succès pour des pathologies tumorales, immunitaires, inflammatoires, infectieuses et nerveuses. Dans le domaine agroalimentaire, ces biopuces sont utilisées pour traquer la listériose dans les produits laitiers ou pour contrôler la qualité de l’eau potable.
par Myriam Berber
Article publié le 20/02/2002
