Des ingénieurs de Berkeley ont développé une technologie qui peut faire des millions de copies d’un gêne en moins de 5 minutes, seulement avec une puce en plastique, une pellicule d’or et des lumières de type LED : l’ACP photonique.
Cette méthode est une version moderne de l’amplification traditionnelle de l’ADN, connue sous le nom de Réaction ou Amplification en Chaîne par Polymérase (ACP) utilisée jusqu’alors. Amplifier un échantillon ADN nécessite des heures, car le processus de chauffage et de refroidissement est lent et laborieux.
La nouveau procédé, développé par l’équipe des chercheurs de Berkeley consiste à utiliser la lumière provenant de LEDs afin de chauffer les électrons qui se trouvent sur une pellicule extra-fine d’or ; les électrons excités qui flottent à la surface émettent alors de la chaleur, mais dès que la lumière s’éteint, ils refroidissent. Le temps de chauffage a été chronométré : 12.77°c par seconde. Le temps de refroidissement est tout aussi impressionnant : 9.4°c par seconde.
L’ACP nécessite environ une trentaine de cycles thermiques, à trois températures différentes afin d’amplifier la séquence génétique. Cette technique casse le fragment d’ADN double brin (sous l’effet de la chaleur) , puis fixe le brin d’ADN monocaténaire à l’amorce correspondante (en phase de refroidissement). Le nombre d’échantillon ADN est doublé à chaque cycle de chauffage-refroidissement.
L’or joue un rôle essentiel dans l’ACP photonique. En effet, l’or absorbe particulièrement efficacement la lumière. Son intérêt est double, car c’est un métal inerte qui peut donc être utilisé dans des applications biomédicales.
La pellicule d’or utilisée a une épaisseur de 120 nanomètres, soit approximativement la largeur du virus de la rage. Elle est déposée sur une puce en matière plastique dotée de puits microfluidiques afin de retenir le mélange pour ACP.
La source lumineuse est constituée d’un assortiment de LEDs standards positionnés en dessous des puits d’ACP. Le pic de fréquence des LEDs bleus est à 450 nanomètres, fréquence la plus efficace pour transformer la lumière en chaleur. De plus, cette source lumineuse est peu gourmande en énergie : seulement 2 à 3 Watts tandis que la méthode traditionnelle d’ACP en demande plusieurs centaines.
L’équipe de chercheurs ont réussi à passer de 55°c à 95°c trente fois de suite, et cela en mins de 5 minutes.
L’ACP photonique est un système rapide, sensible et bon marché.
déclare Luke LEE, professeur de bio-ingéniérie, l’un des auteurs principaux de l’étude,
Elle peut être intégrée à une puce de diagnostique génomique, qui est en cours de développement à des fins pratiques sur le terrain. Parce que cette technologie produit des résultats sur les lieux mêmes des soins, nous pouvons l’utiliser dans de nombreux cas de figure, allant de l’Afrique rurale aux services d’urgence hospitaliers.
L’équipe espère développer un appareil d’ACP photonique de la taille d’un téléphone portable.
Ses applications forensiques sont évidentes. Par exemple, une minuscule goutte de sang est collectée sur une scène de crime ne contient pas suffisamment d’ADN pour permettre aux scientifiques de travailler. Afin de déterminer la composition unique d’un échantillon génétique, il faut commencer par amplifier cet échantillon.
Un exemplaire pour faire des milliers d’exemplaires,
explique Luke LEE.
Et quelle est la meilleure méthode ? l’ACP.
