Des laboratoires sur puce pour détecter des signes de vie ailleurs que sur la Terre
Un laboratoire sur puce (lab-on-a-chip) permet de conduire sur une petite plaque de verre des tests biochimiques qui nécessitaient jusque-là de grands laboratoires. Cette plaque de verre est équipée de capillaires microfluidiques, qui fonctionnent comme des vannes et des canalisations. Les prélèvements et les réactifs sont mélangés, contrôlés et séparés à l'aide de circuits électriques intégrés à la puce. Cependant, les dispositifs actuels ne sont pas conçus pour fonctionner dans l'espace. Le projet PBSA (Photonic biosensor for space application) a donc mis au point un ensemble de puces convenant à la détection de la vie dans l'espace, avec un contrôleur miniaturisé et une unité d'analyse. Ces dispositifs permettent de tester les gènes et l'ADN qui déterminent les caractéristiques d'un organisme. Les puces ont été fabriquées via la même microtechnique qui sert à graver des circuits sur les puces d'ordinateur: l'intégration photonique. Les circuits photoniques intégrés regroupent les composants discrets (tels que des commutateurs optiques ou des réseaux de guides d'ondes), avec une miniaturisation impressionnante qui réduit les coûts et améliore le rendement. Les partenaires de PBSA ont affiné le processus de fabrication des éléments de base du laboratoire sur puce. Dans ces nouveaux dispositifs, ils ont intégré un réseau de canaux avec plusieurs chambres de réaction et de détection, pour tester en même temps plusieurs biomarqueurs. Ils ont intégré aux éléments microfluidiques fonctionnels des réactifs, comme des anticorps de détection et des molécules d'analytes. Le premier prototype, qui pesait un peu plus d'un kilogramme et faisait 13x13x15cm, a été testé de manière approfondie. Mais afin d'être agréé pour l'espace, ce dispositif unique doit faire la preuve qu'il tolère l'exposition à des rayonnements et des températures extrêmes, consomme peu d'énergie, et effectue des analyses sensibles avec le minimum d'intervention et de maintenance. Jusqu'ici, les instruments destinés à détecter des biomarqueurs dans un environnement spatial se contentaient d'analyser les composés volatils rejetés par le chauffage ou la pyrolyse des prélèvements. Le système de PBSA est extrêmement sensible, et peut détecter des biomarqueurs non volatils, en quasi temps-réel et en consommant un minimum de réactifs. Il est prévu pour la mission ExoMars de l'Agence spatiale européenne (ESA), mais il pourrait aussi servir à contrer le bioterrorisme et à surveiller l'environnement. L'évolution du système de laboratoire sur puce, capable de tester simultanément plusieurs biomarqueurs, pourrait améliorer la détection de pathogènes sur le lieu de travail et dans un environnement industriel.
Mots‑clés
Laboratoire sur puce, signes de vie, capillaires microfluidiques, PBSA, circuits photoniques intégrés, ExoMars