Les capteurs à magnétorésistance géante (GMR) développés pour l'automobile ou l'informatique bénéficient d'une sensibilité extrême qui pourrait être exploitée dans des biopuces pour le diagnostic médical. Le principe consiste à marquer des objets biologiques par des particules sondes magnétiques, les rendant ainsi aisément détectables grâce à ces capteurs.
Des chercheurs de l'Iramis et du CEA-Joliot ont testé ce concept sur des cellules cancéreuses reconnues grâce à des anticorps monoclonaux.
Les particules sondes sont constituées de microbilles magnétiques de 1 µm de diamètre, fonctionnalisées par greffage d'anticorps monoclonaux (anti-CD138) et mise en solution. Cette solution est mise en circulation dans un canal microfluidique avec les cellules cibles à détecter : des cellules eucaryotes de myélome murin NS1, d'un diamètre de l'ordre de 7 µm et porteuses de la glycoprotéine membranaire CD138. Les cellules, sur lesquelles se fixent les microbilles magnétiques grâce aux anticorps monoclonaux spécifiques, peuvent être alors détectées de façon très sensible par un capteur GMR situé à proximité immédiate.
Or, dans ce canal, les cellules marquées se retrouvent mêlées à des microbilles excédentaires individuelles ou parfois agglomérées, malgré les précautions prises par les expérimentateurs. Le signal magnétique de chaque objet étant fonction de sa distance au capteur, les agrégats de microbilles proches du capteur donnent alors un signal du même ordre que les cellules marquées, alors même que ces dernières sont environnées d'un nombre de billes bien supérieur (de l'ordre d'une cinquantaine).
Pour éviter ces faux positifs, une nouvelle biopuce avec deux capteurs GMR placés de part et d'autre du canal microfluidique a été développée et brevetée. Les mesures en coïncidence permettent alors de déterminer de façon univoque pour chaque objet détecté :
- son moment dipolaire magnétique, proportionnel au nombre de microbilles portées,
- sa position dans le canal.
Deux types d'échantillons ont été préparés et successivement analysés.
- Pour le premier type, les échantillons tests contiennent 7 × 103 cellules NS1/ml en présence de billes magnétiques fonctionnalisées par des anticorps spécifiques de la cible d'intérêt (1,5 × 107 par ml).
- Les échantillons du 2nd type sont des « témoins négatifs ». Le premier contrôle négatif contient uniquement les billes fonctionnalisées par l'anticorps spécifique anti-CD138 à la même concentration que dans l'échantillon « test positif ». Le deuxième contrôle négatif contient les mêmes billes, toujours à la même concentration (1,5 x 107 billes/ml) mais en présence de cellules non pertinentes (105 cellules ovariennes de hamster chinois par ml).
Le résultat montre que la double détection GMR permet de bien distinguer les signaux issus de cellules et d'agrégats de microbilles, ce qui réduit considérablement les faux signaux positifs. Une étude complète (publication à paraître) sur ce modèle biologique cellulaire montre que le dispositif permet de gagner pratiquement deux ordres de grandeur en sensibilité. Cette nouvelle biopuce, peu encombrante et donc transportable, permet ainsi l'identification de cibles biologiques spécifiques à très faible concentration, ce qui lui ouvre un fort potentiel pour le diagnostic précoce.
Ce travail se poursuit par une nouvelle étude sur des bactéries, ciblées par des nanoparticules magnétiques fonctionnalisées spécialement conçues par le CEA-Liten, pour bénéficier d'une meilleure stabilité colloïdale, ce qui doit permettre d'améliorer encore la sélectivité et donc la sensibilité du procédé.
Lire sur le site de l'Iramis.
Lire sur le site du CEA-Joliot.