La puce Terahertz identifie de courts brins d'ADN

L'un des défis pratiques les plus importants qui occupent actuellement les biologistes moléculaires est de trouver de meilleures façons d'identifier les brins courts d'ADN. Appelés oligonucléotides, ces brins de nucléotides sont extrêmement utiles dans des processus tels que les tests génétiques, la médecine légale et l'amplification de l'ADN.

Mais identifier les brins est une entreprise quelque peu laborieuse. Presque toutes les méthodes de détection reposent sur des colorants et des marqueurs fluorescents qui peuvent être captés par des capteurs optiques fournissant une indication utile mais indirecte des molécules présentes.

Mais les biologistes moléculaires aimeraient un meilleur système qui mesure les caractéristiques des molécules impliquées et fournisse ainsi une preuve directe de la séquence des nucléotides. En effet, diverses équipes de recherche travaillent sur de tels systèmes, certaines avec un succès significatif.

Aujourd'hui, Andrey Chernev de l'Université universitaire de Saint-Pétersbourg en Russie et quelques amis disent avoir inventé une toute nouvelle façon d'identifier les oligonucléotides à l'aide d'un rayonnement térahertz. Nos résultats démontrent une nouvelle méthode de caractérisation des oligonucléotides sans étiquette et en temps réel, disent-ils.

Un oligonucléotide est une courte molécule d'ADN ou d'ARN simple brin constituée généralement de moins d'une centaine de bases. La séquence de ces bases détermine le type d'oligonucléotide. Ainsi, le mécanisme de détection idéal révélerait cette séquence.

L'idée de Chernev et co est basée sur la façon dont ces molécules résonnent. Ils disent que la séquence de bases dans un oligonucléotide détermine la manière dont le brin résonne à des fréquences de l'ordre des térahertz. Leur idée est de capturer un seul oligonucléotide dans une cavité remplie d'ondes térahertz qui stimulent ce comportement résonant.

Ils commencent par produire un signal aussi proche que possible du mode résonant. En mesurant la sortie de cette cavité, ils peuvent déterminer quand les spectres d'entrée correspondent exactement aux modes de résonance de la molécule. Cela leur dit exactement quel type d'oligonucléotide ils ont.

C'est la théorie et ils l'ont testée à l'aide d'un dispositif qu'ils appellent un nanosandwich de silicium, un puits quantique de silicium de type p entouré de barrières dopées au bore. Cela produit un rayonnement térahertz à l'intérieur du puits où l'oligonucléotide est déposé à une concentration qui permet à une seule molécule d'entrer.

Ils ont testé le dispositif sur deux oligonucléotides, l'un de 50 bases de long et l'autre de 100 bases de long et ont caractérisé leurs résonances uniques. Cela leur permet de faire la distinction entre les deux oligonucléotides avec une relative facilité à température ambiante.

Mais ce n'est qu'un premier pas. Ce qu'il faut ensuite, c'est une bibliothèque complète des signatures uniques associées à chaque oligonucléotide. Cela devrait être possible. Chernev et co visent à commencer par analyser les résonances de chacune des molécules monomères et dimères qui composent les oligonucléotides. Les signatures de ceux-ci devraient fournir une sorte d'alphabet à partir duquel élaborer les résonances de polymères plus complexes.

C'est une approche intéressante. Mais il s'agit d'un domaine encombré dans lequel de nombreuses bonnes idées rivalisent pour devenir la technique standard permettant d'identifier les molécules de la vie rapidement et à moindre coût. Chernev et co auront du pain sur la planche pour prouver que leur méthode est meilleure que les autres qui émergent. Mais il a certainement du potentiel et est donc à surveiller pour l'avenir.

Réf : http://arxiv.org/abs/1407.6520 : Détection d'ADN par pompage THz

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