La microfluidique au service de la santé

Portrait d'Etienne CozDoctorant au Laboratoire de Microfluidique et nanostructures (ESPCI Paris)

Après ses classes préparatoires, Etienne Coz a intégré l'école d'ingénieur Centrale Marseille, puis a poursuivi un double-diplôme d'ingénieur au Brésil à l'Université Pontificale Catholique de Rio de Janeiro (PUC Rio) en Nanotechnologies et Matériaux.

Après avoir validé son double-diplôme d'ingénieur entre le Brésil et la France, Etienne Coz, passionné de microfluidique, a souhaité intégrer l'Institut Pierre-Gilles De Gennes (IPGG) afin d'y réaliser son doctorat au sein du laboratoire Microfluidique MEMS et Nanostructures (MMN), dirigé par Patrick Tabeling et en partenariat avec la Cellule d'Intervention Biologique d'Urgence (CIBU) de l'Institut Pasteur à Paris.

L'IPGG est un des leaders mondiaux en microfluidique et un institut à la pointe de l'innovation, ce qui lui a valu de nombreux succès et avancées dans le domaine de la technologie des systèmes de microfluidique. Pour ces raisons, Etienne a pu trouver au sein de l'équipe du MEMS un sujet appliqué qui correspondait au mieux à ses aspirations professionnelles.

Sa thèse, financée par le Fonds ESPCI Paris, s'oriente autour du développement d'un système papier de diagnostic par amplification d'ADN/ARN pour la détection de pathogènes (Ebola, Zika, etc) sur le terrain et à moindre coût.

A l'inverse des tests immunologiques qui nécessitent d'attendre une réponse du système immunitaire, on peut grâce à ce système détecter le pathogène dès la contamination et ainsi faire un diagnostic précoce.

Les acides nucléiques (ADN/ARN) spécifiques des pathogènes sont ici démultipliés puis spécifiquement marqués pour permettre une détection sous illumination UV. Le système doit répondre aux critères internationaux "ASSURED" proposé par l'OMS, c'est-à-dire : être peu couteux, sensible et spécifique, robuste, facile d'utilisation et ne pas nécessiter d'équipements lourds.

Le principe est d'utiliser le papier comme une pompe capillaire passive. Lorsqu'une goutte de liquide est déposée sur un milieu poreux , plus exactement un buvard, celle-ci va être absorbée. On peut, en imprimant sur le buvard des barrières de cire hydrophobes, créer des voies qui vont permettre de diriger le flux. En introduisant des réactifs sur le parcours et par un système d'origami, il est possible de créer une structure 3D pour diriger les flux dans différents canaux et ainsi réaliser alors plusieurs réactions.

Depuis son arrivée sur le projet, tous les efforts ont été portés sur le développement d'une puce microfluidique simple d'utilisation permettant à la fois l'extraction des acides nucléiques et leur amplification. Le dernier prototype présenté ci-dessus se compose de plusieurs volets. Le premier avec la membrane de capture permet d'extraire l'ADN de l'échantillon liquide. Une fois celui-ci replié sur la zone de test, l'ADN est mis au contact de la zone d'amplification, l'interface de réhydratation permet de réhydrater les zones de réactions, ici au nombre de trois : test de l'échantillon, contrôles positif et négatif assurant le bon déroulement du test. La puce peut enfin être scellée et l'amplification isotherme démarrée sur une plaque chauffante à 65°C.

Une autre partie significative a été le travail sur la lyophilisation des réactifs. L'objectif final serait d'avoir l'intégralité des réactifs d'amplification lyophilisés sur la puce. Cela permettrait d'avoir un système de diagnostic tout-en-un, ne nécessitant qu'une simple réhydratation à l'eau pour être utilisée sur le terrain.