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Puces à ADN avec détection électronique

Les chercheurs du Laboratoire de nanobiophysique (CNRS / ESPCI-ParisTech) ont développé un mode de détection purement électronique pour les puces à ADN. Ils ont aussi mis en évidence une première application biologique de cette détection électronique : le criblage de la mutation 35delG, une des mutations de l’ADN, cause fréquente des surdités non syndromiques récessives. Ces travaux sont publiés dans la revue Scientific Reports.

Détecter des molécules biologiques à travers leur charge intrinsèque sur des transistors à effet de champs (FET) est une technique de détection électronique extrêmement attractive. En effet, elle représente une interface directe entre le monde de la biologie moléculaire et celui de la microélectronique. Ce domaine de recherche a beaucoup progressé ces dernières années. Notons qu’une première application importante de cette technique a récemment émergé : le séquençage de l’ADN par une approche électronique, aujourd'hui commercialisé par la société Ion-Torrent®.

Les chercheurs du Laboratoire de nanobiophysique (CNRS / ESPCI-ParisTech) ont développé une détection par FET pour les ’microarrays’ ou puces à ADN*. Ces puces permettent de déterminer rapidement, à grande échelle, quels gènes répondent à l’action d’une molécule, s’expriment** dans une certaine phase du développement ou sont impliqués dans une maladie. Elles permettent également de détecter des mutations génétiques (une substitution, une délétion ou une insertion) et d’étudier les variations génétiques d’un individu à l’autre.

Les chercheurs ont réalisé pour la première fois une détection électronique de séquences de bases avec des microdépôts d’ADN qui jouent le rôle de sondes. Chaque dépôt de sonde permet de détecter spécifiquement une séquence de base. Plus la taille du dépôt est petite, plus on peut détecter des séquences différentes pour une taille de puce donnée. Ils sont parvenus à utiliser des dépôts d’un diamètre de 100 microns sur leurs réseaux de FET, voir illustration.

Les chercheurs ont ensuite mis en évidence une première application biologique concrète de cette détection électronique : le criblage de la mutation 35delG, une des mutations de l’ADN, cause fréquente des surdités non syndromiques récessives. Pour cette application, ils ont développé une réaction d'amplification d'ADN qui génère des codes barres moléculaires. Ces codes barres sont ensuite détectés par des transistors.

Ce travail ouvre la voie à des puces à ADN avec détection électronique parallèle massive.

(*) Une puce à ADN est un ensemble de molécules d'ADN déposées en rangées ordonnées sur une surface. Cette biotechnologie permet d'analyser les séquences des molécules d'ADN et d'ARN des cellules, tissus et organes. La technique classique de détection pour les puces à ADN est la détection optique par fluorescence.

(**) L'expression des gènes désigne l'ensemble des processus biochimiques par lesquels l'information héréditaire stockée dans un gène est lue pour aboutir à la fabrication de molécules qui auront un rôle actif dans le fonctionnement cellulaire.

bockelmann

Image de deux microdépôts sur un réseau de transistors. Chaque microdépôt couvre environ cinq transistors. Barre d'échelle d'une longueur de 100 μm en bas à droite de l'image. © Ulrich Bockelmann

Référence

Antoine Blin, Ismaïl Cissé et Ulrich Bockelmann
Electronic hybridization detection in microarray format and DNA
Genotyping
Scientific Reports 26 février 2014

Contact chercheur

Ulrich Bockelmann, Laboratoire de Nanobiophysique (Paris).

Courriel : ulrich.bockelmann@espci.fr

Tél : 01 40 79 47 61

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

5 mars 2014