Laboratoire sur un écouvillon

Imaginez qu'une pandémie de grippe éclate en Asie. Un avion transportant des passagers exposés traverse l'océan Pacifique en direction de Los Angeles. L'un d'eux se met à tousser, provoquant une peur palpable qui se répand dans toute la cabine.

Agissant rapidement et efficacement, un agent de bord sort un petit appareil du compartiment supérieur, prélève un échantillon de gorge du passager malade et identifie le virus comme étant la grippe. A l'atterrissage, tous les voyageurs sont mis en quarantaine – et la propagation de la grippe est contrecarrée.

C'est un scénario qui pourrait devenir une réalité dans un avenir pas si lointain, grâce à un groupe de chercheurs qui ont travaillé sur des moyens de dériver plus efficacement des informations génétiques à partir de l'ADN humain.

De plus, s'il est combiné à un réseau sans fil, il pourrait suivre la propagation des souches de grippe à travers le monde.

Tout a commencé avec un petit appareil – et une grande idée.

En 1992, un groupe multidisciplinaire de l'Université du Michigan a commencé à développer un dispositif de laboratoire sur puce, appelé génotype, afin de réduire les étapes nécessaires pour glaner des informations génétiques à partir de l'ADN humain à l'aide de méthodes de microfabrication. (Voir Notebook pour le concept de laboratoire sur puce.)

Les informations dérivées de l'ADN peuvent être utilisées pour tout tester, qu'il s'agisse de savoir si un poulet peut être mangé sans danger, de l'origine d'une tache de sang sur une scène de crime ou si un enfant a le virus de la grippe.

Après plusieurs années de prototypage, les chercheurs du Michigan ont commencé à discuter des applications potentielles du dispositif Genotyper, qui a à peu près la taille d'une télécommande de télévision.

Les avantages sont que [le Genotyper] est très portable, explique Ronald G. Larson, président du département de génie chimique du Michigan. Cela semblait idéal pour faire de la génomique sur place sur les virus – et la grippe était un candidat logique.

Ils ont donc commencé à construire un appareil capable d'identifier rapidement la constitution génétique du virus de la grippe.

La grippe étant un virus à ARN, l'ARN doit d'abord être converti en ADN avant de pouvoir être amplifié sur la puce. Au cours du processus, appelé PCR (réaction en chaîne par polymérase), des enzymes sont libérées qui digèrent ou coupent l'ADN à certains points.

La façon dont le gène est coupé ou non dépend du gène de la grippe que vous avez, dit Larson. Les fragments d'ADN sont ensuite passés à travers un gel et colorés avec des marqueurs fluorescents, permettant aux scientifiques de distinguer une souche grippale d'une autre ou de dire si une nouvelle souche est apparue.

Jusqu'à présent, le Genotyper a été testé sur des gènes humains, des souris (une source commune pour rechercher des variations génétiques) et sur l'ADN de deux souches de grippe.

Vous avez une sorte de microprocesseur, ou de matériel informatique, explique Mark A. Burns, membre original du groupe, professeur de génie chimique et biomédical à l'Université du Michigan. Ensuite, vous mettez simplement un logiciel différent, mais dans notre cas, vous l'appelleriez un logiciel humide, des réactifs différents, pour faire des tests de différentes choses.

Les chercheurs du Michigan n'ont pas suivi le processus avec un échantillon de gorge car ils doivent résoudre le problème de purification (voir Cahier). Jusqu'à présent, ils ont pris de l'ADN pré-purifié et l'ont génotypé.

Bien que 36 ans se soient écoulés depuis la dernière pandémie mondiale de grippe dans la population humaine, la menace d'une épidémie contemporaine est toujours présente. Les récentes épidémies de grippe aviaire soulignent cette réalité. De plus, en raison de sa mutabilité génétique, de sa transmission rapide et de sa capacité à passer de l'animal à l'homme, le besoin de suivre de nouvelles variantes du virus de la grippe est essentiel. Selon William A. Petri Jr., professeur de médecine, de microbiologie et de pathologie à l'Université de Virginie, pratiquement tous les experts de la grippe conviennent qu'une autre pandémie de grippe se produira.

En tant que médecin, Petri envisage d'utiliser un jour un appareil semblable à un génotype pour identifier rapidement le type, le sous-type ou la souche du virus de la grippe chez un patient, puis un médecin utilisera les informations pour sélectionner le médicament approprié.

Petri note que la plupart des patients attendent aujourd'hui deux à trois jours avant de consulter un médecin. S'ils étaient capables de se diagnostiquer à la maison dans la période critique de 48 heures, ils pourraient obtenir un traitement plus efficace et réduire les risques d'infecter les autres.

Dans 15 à 20 ans, les chercheurs espèrent qu'un patient pourra prélever un écouvillon nasal ou un échantillon de gorge, le mettre sur la puce Genotyper et autodiagnostiquer son état à la maison. Ensuite, les données pourraient être saisies dans un réseau sans fil et les variantes de la grippe cartographiées quartier par quartier, ville par ville ou au-delà.

Burns envisage une demi-douzaine d'autres utilisations possibles pour un tel dispositif intégré de détection génétique (voir Notebook). Mais il reconnaît également qu'il existe un potentiel d'abus de la technologie. Des assureurs-maladie ou des employeurs potentiels sans scrupules, par exemple, pourraient intercepter des informations sur la constitution génétique d'un individu et discriminer les assurés ou les employés.

Mais dans quelle mesure un appareil de diagnostic aussi révolutionnaire est-il réalisable ?

Faire en sorte que quelque chose comme ça fonctionne vraiment à un niveau commercial implique beaucoup de choses, non seulement technologiquement, mais aussi sociologiquement, économiquement, dit Larson. Malgré ces mises en garde, cependant, il pense qu'il pourrait devenir produit en série et peu coûteux.

Ce que nous essayons vraiment de faire, c'est de pousser le terrain vers l'avant et de nous concentrer sur ce que nous considérons comme un grand besoin de suivi des agents pathogènes viraux, dit Larson.

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