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Articles du CER - Des solutions douces pour le dépistage des maladies

À Bratislava, l'équipe du Dr Ján Tkáč développe des armes pour riposter à une «guerre froide» cellulaire en utilisant de nouvelles technologies de détection précoce – grâce à la première subvention du CER accordée en Slovaquie. Les glycanes sont des molécules de sucre qui contiennent les informations dont les cellules humaines ont besoin pour rester saines et combattre les infections. Riches en informations et disposant de commandes de codage et de stockage sophistiquées, elles constituent un système de prévention vital pour déclencher les mécanismes de défense naturelle dès les premiers signes d'agression. Il n'est donc pas surprenant que des agents pathogènes infectieux tels que les bactéries et les virus ainsi que les maladies liées aux cellules, comme les cancers, aient développé des subterfuges pour contourner cette première ligne de défense. Par exemple, le virus du SIDA le fait en craquant le code moléculaire des glycanes et en volant leur identité – permettant à l'agent pathogène de passer sans être reconnu par les cellules, jusqu'à ce que l'infection soit bien avancée.
Installé à l'Institut de chimie de l'Académie slovaque des sciences, le chercheur Ján Tkáč combine la glycomique, l'étude des sucres (ou glucides) dans l'organisme, et des biocapteurs et biopuces basés sur des nanoparticules et des nanotubes. La complexité des molécules de sucre a, jusqu'à présent, freiné le développement de la glycomique, mais aujourd'hui c'est l'un des domaines scientifiques à plus forte croissance. «C'est un domaine de recherche vital car il devient de plus en plus évident que les glycanes jouent un rôle important dans de nombreux aspects de la physiologie et de la pathologie en biologie cellulaire», explique le Dr Tkáč. «Ici, à l'Institut, nous avons été très heureux de recevoir la subvention du CER, après l'investissement de l'UE dans l'infrastructure. Cette bourse sur cinq ans destinée à la recherche de pointe nous offre la stabilité à long terme dont nous avions besoin pour constituer notre équipe de jeunes chercheurs et atteindre l'excellence dans le domaine de la glycomique». Le Dr Tkáč emploie actuellement quatre étudiants en doctorat et un en post-doctorat dans son équipe de recherche, grâce au soutien financier du CER.

Des biopuces pour une alerte précoce

Dans le cadre du projet ELENA, l'équipe de Ján Tkáč développe des biopuces innovantes qui peuvent détecter des changements dans la «glycosylation» des glycanes attachées à une protéine ou d'autres molécules organiques, et qui peuvent signaler des maladies telles que le cancer. Une biopuce ELENA typique commence par un substrat de verre plaqué or. Puis, des nanoparticules sont déposées sur la surface 'plaqué or', suivi d'une couche de lectine (une protéine qui reconnaît les glycanes). Enfin, une couche de glycoprotéine est déposée sur la lectine après incubation avec un échantillon. Les interactions entre les couches de lectine et de glycoprotéine peuvent alors être détectées par les changements intervenant dans la résistivité électrique de l'assemblage de la biopuce. «L'importance des nanoparticules réside dans leur taille», explique le Dr Tkáč, «elles sont suffisamment petites pour que nous puissions étudier les interactions au niveau cellulaire et moléculaire et offrir des seuils de détection grandement améliorés.»

«En fait, les premières nano-biopuces ELENA révèlent un facteur de sensibilité plus important, allant de 1 million à 1 milliard, comparé aux biopuces fluorescentes les plus sophistiquées du moment. Nous pouvons désormais diagnostiquer les maladies plus tôt, avec la possibilité de les traiter de manière plus efficace à l'avenir», déclare-t-il. «De plus, une sensibilité élevée implique que les biopuces peuvent être petites; ce qui ouvre un champ de possibilités pour les mesures in vivo – avec la perspective d'introduire la biopuce dans l'organisme du patient. Cette technologie a beaucoup à offrir pour lutter contre les maladies qui savent se dissimuler, telles que les différentes formes de cancer, ce qui les rend difficiles à détecter et à combattre par les cellules du corps.»

Parallèlement à la détection plus rapide et plus sensible, ELENA vise également les nano-biopuces qui sont plus précises. Les techniques de laboratoire actuelles utilisent des «étiquettes» pour faciliter la détection des interactions, notamment des colorants fluorescents. Mais de telles «étiquettes» peuvent influencer l'environnement local et les propriétés des molécules de glycane et de protéine, entraînant des résultats erronés dans certains cas. «En traçant les interactions par une mesure des changements dans la résistivité électrique, notre technologie est 'sans étiquette'. Ainsi, nous pouvons préserver un mode d'interaction beaucoup plus naturel, plus proche de celui dans l'organisme; ce qui rendra nos mesures et diagnostics non seulement plus rapides, mais aussi plus sensibles et plus précis», explique le Dr Tkáč.

Concernant l'environnement de la recherche en Slovaquie, il s'améliore grâce à la présence d'une infrastructure de classe mondiale, dit-il, et il pense que cela, associé aux subventions du CER, peut réduire la fuite des cerveaux et attirer des personnes hautement qualifiées à s'investir dans le domaine scientifique en Slovaquie.

- Source: Dr Ján Tkáč
- Coordinateur du projet: Institut de chimie, Académie slovaque des sciences
- Titre du projet: Electrochemical LEctin and glycan biochips integrated with Nanostructures
- Acronyme du projet: ELENA
- Site web du projet ELENA
- Programme de financement du 7e PC (Appel du CER): Subvention de démarrage 2012
- Financement de la CE: 1 155 970 EUR
- Durée du projet: 5 ans

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