Plateformes micro-fluidiques bimodales pour le diagnostic et le suivi d'agents thérapeutiques

Résumé

Ce projet a pour objectif de mettre au point un capteur bimodal permettant de déterminer simultanément les concentrations dans le plasma sanguin d'un agent thérapeutique et d'un marqueur de la maladie. Il intégrera sur une même plate-forme un capteur électrochimique (pour détecter les marqueurs de la pathologie visée) et un capteur optofluidique (pour suivre la concentration de l'agent thérapeutique), en utilisant la même chimie de surface. Ce dispositif simple et rapide assurant ces deux détections en même temps pourrait aboutir au suivi de diverses pathologies en milieu hospitalier ou dans les cabinets médicaux.

Dans le domaine biomédical, les méthodes de diagnostic et de suivi nécessitent la détection simultanée de l'évolution de la maladie ainsi que de la présence d'agents thérapeutiques. Cette double détection est très demandée pour la surveillance de certaines pathologies ou de l'apparition d'effets secondaires au cours d'un traitement prolongé (cancer). La difficulté de cette détection par un même dispositif est liée au fait que les structures chimiques et les concentrations du biomarqueur et de l'agent thérapeutique présents dans les fluides biologiques sont très différentes.

Ainsi, le suivi de l'évolution d'agents thérapeutiques dans le sérum permet de déterminer leur pharmacocinétique et leur élimination du corps. Par exemple le suivi de la doxorubicine, considérée comme l'agent anticancéreux le plus utilisé, concerne des concentrations dans le plasma entre 10ng/ml et 100ng/ml selon l'état du malade. Cependant, ce suivi se fait avec les méthodes classiques d'analyse tel que la HPLC, la spectro de masse, etc, et nécessite du temps pour donner une réponse fiable.

Dans ce contexte, nous souhaitons développer une plateforme multimodale fonctionnant en régime microfluidique, intégrant un capteur optique et un capteur électrochimique et mettant en œuvre la même chimie de surface contrôlée, afin de suivre l'évolution d'agents thérapeutiques présents dans les fluides biologiques avec de très fortes concentrations en début de prescription et en parallèle de détecter un des biomarqueurs de la maladie dont la concentration doit décroître de manière significative pendant le traitement jusqu'à de très faibles concentrations. La figure ci-dessous en donne l'architecture générale.

Les capteurs opto-fluidiques peuvent détecter des molécules de faible poids moléculaire (agents thérapeutiques) avec des sensibilités de l'ordre du ng au mg/mL ; les capteurs électrochimiques permettent d'atteindre des seuils de détection de concentrations très bas des biomarqueurs, de l'ordre de l'attomolaire. Leur intégration dans les plateformes fluidiques permettra la détection d'ADN ou d'ARN sans amplification, grâce à une chimie de surface utilisant le même matériau SU8 pour les deux capteurs, de manière à obtenir une densité surfacique importante en biomolécules et de prévenir les interactions non-spécifiques.

Cette approche peut se généraliser à d'autres diagnostics et suivis thérapeutiques. Ces analyses biochimiques pourraient déboucher sur des applications biomédicales utilisables dans les cabinets médicaux et les hôpitaux, et répondre à différentes problématiques dont la double détection présente un enjeu dans l'approche thérapeutique.