Technologies PNIPAM pour les laboratoires sur puce/Chapitre 1/Section 1

= Enjeux des laboratoires sur puce et problématiques =

« If I have seen further, it is by standing on the shoulders of giants. » Isaac Newton, Lettre à Robert Hooke, 5 février 1676.

Introduction

Biosanté. Le séquençage du génome humain a été le résultat d’une collaboration scientifique mondiale impliquant des dizaines de partenaires publics et privés ; ce défi a notamment pu être accompli grâce au perfectionnement des outils d’analyse et à l’automatisation des manipulations. La publication de la séquence du génome humain n’a cependant pas marqué la fin du criblage haut-débit : l’ère « post-génomique » est caractérisée par une complexification des systèmes étudiés. La génomique a laissé la place à la transcriptomique, la protéomique [1], la métabolomique, la cellomique^{[note 1]}[2] [3] [4] et aux autres sciences en « -omique » (-omics), qui sont les nouveaux défis de la biologie moléculaire [5]. Les besoins de ces domaines plus complexes rejoignent cependant ceux de la génomique : criblage haut débit, processus automatisés, analyses chimiques performantes, etc. Outre la compréhension des phénomènes fondamentaux en biologie systémique, une large part de ces recherches est dédiée à la recherche de nouveaux traitements et au diagnostic.

Diagnostic et miniaturisation. Le traitement intervient une fois que la maladie a été identifiée. La tendance actuelle est à la miniaturisation des dispositifs de diagnostic, de façon à les rendre portables, rapides, jetables et autonomes. La notion sous-jacente est celle de diagnostic en « point de service » (point-of-care testing, poct), c’est à dire le plus près possible du patient. Une fois l’analyse effectuée, le patient peut éventuellement transmettre automatiquement les résultats à son médecin par le réseau informatique. Le développement de dispositifs de diagnostic jetables et faciles d’utilisation n’a pas pour seul objectif de faciliter la vie des patients ; une autre priorité est l’amélioration des soins dans les pays qui ne disposent pas des équipements de diagnostic coûteux des pays les plus riches [6]. La miniaturisation des systèmes pour le vivant a fait converger les biologistes, chimistes, physiciens et technologues vers l’échelle commune du micro- et nanomètre [7] [8] [9] ; nos recherches se situent précisément à cette interface. Dans ce chapitre, j’esquisse tout d’abord un panorama des développements effectués dans le domaine des microsystèmes pour le vivant ; j’aborde les particularités de la réduction des dimensions, notamment en fluidique, avant de présenter en détail le concept de laboratoire sur puce. Dans une deuxième partie, je dresse un état des connaissances actuelles sur le polymère « intelligent » dont l’intégration est le sujet de nos travaux.

1. Le transcriptome est l’ensemble des arn messagers produits dans une cellule ou une population de cellules ; le protéome est l’ensemble des protéines exprimées par un génome ; le métabolome est l’ensemble des petits métabolites (tels que les hormones) d’un échantillon biologique ; le cellome est l’ensemble des cellules d’un organisme et de leurs composants.