Depuis de nombreuses années, nous développons des logiciels pour le laboratoire et la recherche. Un exemple en est un projet de recherche de trois ans qui a débuté en 2021. L'objectif était une nouvelle plateforme pour des tests multiplex numériques. L'appareil doit analyser simultanément un très grand nombre de séquences d'ADN d'un échantillon, plus rapidement et à moindre coût qu'auparavant. Il repose sur la PCR numérique.
La réaction en chaîne par polymérase (PCR)
La PCR est une méthode standard de la biologie moléculaire pour amplifier l'ADN. Au fil de nombreux cycles, l'enzyme ADN polymérase copie une séquence d'ADN recherchée. Chaque copie sert à son tour de matrice au cycle suivant, d'où le nom de réaction en chaîne. Depuis son invention en 1983, la PCR fait partie du quotidien de la recherche et des laboratoires, par exemple pour détecter des maladies héréditaires ou des virus.
PCR quantitative : mesurer par rapport à des références
En PCR quantitative en temps réel, l'appareil mesure la fluorescence pendant la réaction. Des sondes marquées s'illuminent dès qu'elles trouvent l'ADN recherché. Plus il se forme d'ADN, plus l'échantillon devient lumineux. La méthode s'est fait connaître grâce aux tests réalisés pendant la pandémie de Covid-19. La quantité résulte de la comparaison avec des échantillons de référence. Elle n'est donc déterminée que de manière relative.
PCR numérique : compter plutôt que comparer
En PCR numérique, l'échantillon est réparti avant la réaction en milliers de minuscules gouttelettes ou chambres. La réaction se déroule séparément dans chacune d'elles. Chaque gouttelette est ensuite lue. Si elle s'illumine, elle contenait l'ADN recherché. À partir du nombre de gouttelettes lumineuses et sombres, on peut calculer statistiquement la quantité d'ADN de l'échantillon entier. Sans échantillons de référence et avec une grande précision.
La PCR numérique est moins sensible aux substances qui inhibent la réaction et détecte aussi de très faibles quantités. Jusqu'à présent, les appareils sont toutefois nettement plus chers que ceux destinés à la PCR quantitative. C'est là qu'intervenait le projet.
Ce qu'apporte le traitement d'images
Lire individuellement des milliers de gouttelettes ou de chambres est une tâche typique du traitement d'images. Le logiciel repère chaque gouttelette dans l'image, mesure sa fluorescence, sépare les lumineuses des sombres et les compte. Dans les tests multiplex s'ajoutent plusieurs couleurs, qu'il doit distinguer nettement. Plus cette analyse est fiable, plus le résultat est précis.
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