DIAGNOSTIC : Les nanopores pour détecter plus vite et plus précis
Détecter une maladie plus tôt et à partir d'une seule molécule, ce sera bientôt possible grâce à la technique des nanopores. Cette technologie émergente, présentée par une équipe de bioingénieurs de l’Université de Californie – Riverside (UCR), dans la revue Nature Nanotechnology pourrait devenir une caractéristique standard des outils de recherche et de santé et même trouver sa place dans les kits de diagnostic quotidiens utilisés à domicile.
Il s’agit précisément de capteurs à base de nanopores qui peuvent, en capturant les signaux de molécules individuelles, permettre de diagnostiquer les maladies beaucoup plus rapidement et avec une plus grande précision que les tests actuels. Étant donné que les molécules que les scientifiques veulent détecter - généralement certaines molécules d'ADN ou de protéines - ont une largeur d'environ un milliardième de mètre, les signaux électriques qu'elles produisent sont infiniment petits et nécessitent des instruments de détection spécialisés.
L’auteur principal, Kevin Freedman, professeur de bio-ingénierie à l'UCR commente l’état de la science : « À l'heure actuelle, il faut des millions de molécules pour détecter les maladies. Nous montrons qu'il est possible d'obtenir des données utiles voire suffisantes à partir d'une seule molécule ».
1 molécule et un niveau de sensibilité suffisant pour le diagnostic
L’équipe californienne développe des détecteurs électroniques qui se comportent comme des neurones dans le cerveau et peuvent conserver des souvenirs : plus précisément, des souvenirs des molécules qui ont précédemment traversé le capteur. Pour ce faire, les scientifiques de l’UCR ont développé un nouveau modèle de circuit qui tient compte des petits changements dans le comportement du capteur. Au cœur du circuit se trouve un nanopore, une minuscule ouverture à travers laquelle les molécules passent une à une. Des échantillons biologiques sont chargés dans le circuit avec des sels, qui se dissocient en ions. Si des molécules de protéines ou d’ADN de l’échantillon traversent le pore, cela réduit le flux d’ions qui peuvent passer. « Notre détecteur mesure la réduction du flux causée par une protéine ou un fragment d’ADN qui passe et bloque le passage des ions ».
Ainsi, le nanopore n’est pas seulement un capteur, mais agit lui-même comme un filtre, réduisant le bruit de fond provenant d’autres molécules dans un échantillon qui pourraient masquer des signaux critiques.
Les capteurs traditionnels nécessitent des filtres externes pour éliminer les signaux indésirables, et ces filtres peuvent accidentellement supprimer des informations précieuses des échantillons. La nouvelle approche garantit que le signal de chaque molécule soit préservé, ce qui augmente la précision des applications de diagnostic.
Bientôt de petits kits de diagnostic portables ? C’est l’ultime objectif de ces scientifiques qui travaillent à un dispositif sur ce principe, pas grand qu’une clé USB, qui pourrait détecter les infections à un stade précoce.
Alors que les tests actuels peuvent ne pas détecter les infections pendant plusieurs jours après l’exposition, les capteurs à nanopores sont capables de détecter les infections dans les 24 à 48 heures.
Un avantage significatif pour les maladies à propagation rapide,
permettant une intervention et un traitement plus précoces.
« Les nanopores offrent un moyen de détecter les infections plus tôt, avant l’apparition des symptômes et avant que la maladie ne se propage. Ce type d’outil pourrait rendre le diagnostic précoce beaucoup plus pratique pour les infections virales mais aussi pour les maladies chroniques ».
La recherche marque également une étape vers le séquençage de protéines à molécule unique (ou au niveau d'une seule cellule), un objectif recherché depuis longtemps en biologie. Alors que le séquençage de l'ADN révèle des instructions génétiques, le séquençage des protéines donne un aperçu de la manière dont ces instructions sont exprimées et modifiées en temps réel. Bref une technologie émergente qui permet une détection plus précoce des maladies et des thérapies plus précises et mieux personnalisées.
«Nous sommes convaincus que les nanopores feront bientôt partie de la vie quotidienne ».
Source: Nature Nanotechnology 2 Jan, 2025 DOI: 10.1038/s41565-024-01829-5 Negative memory capacitance and ionic filtering effects in asymmetric nanopores
Lire aussi : DIAGNOSTIC : Éliminer le bruit de fond des protéines
Cette actualité a été publiée le 4/01/2025 par
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