Détection d'agents pathogènes par biréfringence

Pour produire la biréfringence et donc un signal, les chercheurs ont encore une fois eu recours à une astuce : Ils ajoutent certaines enzymes aux cristaux liquides afin que des réactions chimiques puissent se produire dans les nanotubes. Comme il n'y a que très peu d'eau disponible dans les tubes, les produits des réactions sont précipités sous forme de cristaux. Ceux-ci possèdent la propriété de biréfringence de la lumière.

Si l'on observe maintenant l'échantillon à travers les filtres à polarisation croisée, on distingue des motifs lumineux colorés pour le cas où l'enzyme a réagi avec la substance à tester. "Ce motif de biréfringence est le seul signal que nous devons utiliser pour les diagnostics et les analyses", explique Mezzenga.

Approche progressive de la détection du paludisme

Au début de leur recherche, les scientifiques ont testé leur système avec des composés chimiques pouvant être transformés par voie enzymatique. Ils ont ensuite affiné leur méthode et l'ont adaptée à des substances médicalement importantes comme le glucose ou le cholestérol. Par la suite, ils ont élargi le champ des tests possibles aux bactéries et aux virus, en commen?ant par le VIH.

Enfin, Mezzenga, Vallooran et leurs collègues ont pu démontrer que leur méthode pouvait également être adaptée au diagnostic de la malaria, causée par des plasmodies. "Les plasmodiums pénètrent dans les globules rouges et consomment l'hémoglobine, le pigment rouge du sang. La partie hème, qui est toxique pour les parasites, se cristallise et possède naturellement des surfaces biréfringentes. Ainsi, nous n'avons pas besoin de marquer le parasite avec des anticorps ni d'une réaction enzymatique pour obtenir un signal lumineux", explique Mezzenga.

Les virus ou les bactéries, en revanche, doivent d'abord être rendus visibles et chimiquement actifs à l'aide d'anticorps spécifiques avec des enzymes qui leur sont liés, avant de pouvoir être détectés par la biréfringence de la lumière.

Flexible, bon marché, pratique

"Notre système de test peut être étendu à un grand nombre de virus ou de bactéries différents, il est absolument flexible", souligne Vallooran. Parce qu'il est si simple à utiliser et que la détection de virus, par exemple, ne nécessite qu'un ensemble de conjugués anticorps-enzyme, le chercheur de l'ETH envisage son utilisation précisément dans les régions qui ne peuvent pas se permettre un équipement de laboratoire co?teux. "En dehors d'un réfrigérateur pour conserver les anticorps et les enzymes, les utilisateurs n'ont besoin que de l'appareil pour la détection de la lumière polarisée ainsi que de la substance porteuse de lipides. Ces deux éléments sont très bon marché", explique-t-il. Selon lui, la détection de maladies comme le sida ou Ebola est possible de manière fiable en moins d'une heure. "Notre technologie est très adaptée à l'utilisation sur le terrain et à la détection précoce des maladies".

Pour l'étude de cette technologie, Jijo Vallooran a re?u un prix. Bourse des pionniers de l'ETH. Les chercheurs ont également déposé une demande de brevet pour cette nouvelle technologie. "Nous voulons produire quelque chose de vraiment utile", explique Vallooran. Le potentiel de leur méthode de détection est très élevé, notamment en ce qui concerne les maladies flamboyantes comme la malaria ou Ebola, qui se propagent rapidement. C'est pourquoi les chercheurs de l'ETH travaillent actuellement d'arrache-pied pour obtenir davantage de fonds pour le développement de leur méthode, afin de pouvoir la mettre sur le marché le plus rapidement possible.