Depuis de nombreuses années, nous développons des logiciels pour la recherche médicale et biologique et pouvons nous appuyer sur de nombreux projets menés à bien, par exemple dans les domaines de la biologie cellulaire, du développement d'appareils de laboratoire, de la biologie moléculaire, de la recherche médicale et de la bio-informatique.
Exemples de projets
L'un de nos projets les plus récents dans ce domaine est un projet de recherche de 3 ans, lancé le 01/02/2021 et financé par le ministère fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche. Le consortium de recherche réunit cinq partenaires : une société de recherche appliquée, des entreprises et un institut de recherche.
L'objectif global du projet est l'étude d'une plateforme d'un type nouveau pour les essais multiplex numériques. Le nouvel appareil doit permettre d'analyser un grand nombre de segments d'ADN (séquences d'ADN) d'un échantillon de manière particulièrement rapide, économique et avec une complexité inédite (degré de multiplexage). Pour déterminer quels segments d'ADN sont présents dans l'échantillon et en quelle quantité, on utilise des molécules fluorescentes - des fluorophores - qui permettent de distinguer l'ADN. L'appareil de laboratoire utilisera la PCR numérique (dPCR) comme méthode de base.
Réaction en chaîne par polymérase (PCR)
La réaction en chaîne par polymérase est une méthode standard de la biologie moléculaire servant à amplifier l'ADN. Au cours de nombreux cycles successifs, le segment d'ADN souhaité est amplifié dans un thermocycleur à l'aide de l'enzyme ADN polymérase. On parle de réaction en chaîne parce que l'ADN déjà amplifié sert toujours de produit de départ pour les nouveaux cycles d'amplification exponentielle (voir illustration).
Depuis l'invention de la PCR par le biochimiste Kary Mullis en 1983, la PCR est utilisée comme l'une des principales méthodes standard dans la recherche fondamentale en biologie moléculaire ainsi que dans le travail quotidien en laboratoire. Parmi les exemples figurent le clonage, le dépistage de maladies héréditaires ou la détection d'infections virales. Ce n'est pas pour rien que Mullis a reçu en 1993 le prix Nobel de chimie pour le développement de la PCR.
PCR quantitative en temps réel (qRT-PCR) : méthode d'analyse pour la détection de la Covid-19
Depuis le début de la pandémie mondiale de coronavirus en 2020, la réaction en chaîne par polymérase est désormais connue du grand public dans le monde entier. Depuis le début de la pandémie, la qRT-PCR (PCR quantitative en temps réel), une forme particulière de PCR, est utilisée pour le dépistage du SARS-CoV-2. Il s'agit à ce jour de la méthode connue la plus précise et la moins coûteuse pour tester les patients quant à une infection au CoV-2.
Un échantillon d'ADN extrait est placé avec d'autres solutions réactionnelles dans un tube réactionnel, lui-même placé dans un appareil de qRT-PCR. Avec la PCR en temps réel, l'appareil mesure une fluorescence pendant la réaction en chaîne par polymérase chaque fois que des sondes d'ADN marquées par fluorescence détectent, au cours des réactions, la présence d'une séquence d'ADN recherchée.
Comme, au cours d'une qPCR, l'ADN cible, par exemple une séquence d'ADN du SARS-CoV-2, est amplifié en continu dans un tube réactionnel, l'intensité de la fluorescence émise augmente elle aussi au fil du temps à mesure que la quantité d'ADN croît.
En comparant l'intensité de fluorescence d'échantillons de référence à celle de l'échantillon analysé, il est possible, une fois les mesures terminées, de déterminer par calcul la présence et la quantité d'une séquence d'ADN recherchée dans l'échantillon.
Comme cette méthode ne mesure pas directement la quantité d'ADN, mais la détermine uniquement à l'aide d'échantillons de référence, il ne s'agit pas d'une détermination absolue de la quantité (quantification), mais d'une détermination relative.
PCR numérique (dPCR)
Tout comme la qRT-PCR, la réaction en chaîne par polymérase numérique (dPCR) sert à quantifier un échantillon d'ADN recherché. Avant l'analyse, le mélange réactionnel est fractionné en milliers de gouttelettes ou de compartiments, qui sont lus individuellement après l'analyse. Cela permet une analyse très précise et une quantification absolue des séquences d'ADN. Dans la dPCR également, l'ADN polymérase amplifie l'ADN étudié, mais ici séparément dans chaque gouttelette ou compartiment du mélange réactionnel. La présence et la quantité de la séquence d'ADN recherchée sont mises en évidence par la présence de fluorescence.
Comme on suppose que l'amplification de l'ADN suit une loi de Poisson, c'est-à-dire que l'amplification de l'ADN se déroule de manière uniforme dans le temps, il est possible de déterminer la quantité d'ADN de l'ensemble de l'échantillon de départ en comptant les gouttelettes fluorescentes et non fluorescentes ainsi que le nombre total de gouttelettes.
Contrairement à la qRT-PCR, la dPCR est beaucoup moins sensible aux facteurs qui inhibent la réaction PCR (inhibiteurs de PCR), ne dépend pas d'échantillons de référence pour la quantification et peut présenter une limite de détection nettement supérieure. La limite de détection d'une méthode de mesure indique jusqu'à quelle valeur extrême une grandeur peut encore tout juste être détectée. Même si la dPCR fournit des résultats bien plus précis sur les quantités d'ADN, son grand inconvénient reste pour l'instant que les appareils de dPCR sont nettement plus chers que les appareils de qRT-PCR, raison pour laquelle ces derniers sont le plus souvent utilisés pour les mesures. C'est précisément là qu'intervient notre projet de recherche FREEDOM (voir ci-dessus).
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