FR2882563A1 - Procede et dispositif pour separer des cibles moleculaires dans un melange complexe - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un procédé d'analyse de cibles moléculaires contenues dans un mélange complexe comprenant :a. la mise en contact du mélange de cibles moléculaires à analyser avec un jeu de sondes primaires de types différents, chaque type de sonde primaire composant le jeu étant susceptible de se lier par liaison spécifique à un type de cible parmi les cibles moléculaires, dans des conditions permettant la liaison spécifique entre lesdites cibles moléculaires et lesdites sondes primaires,b. éventuellement l'élimination des sondes primaires non spécifiquement liées avec une cible moléculaire,c. la séparation des cibles moléculaires et des sondes primaires liées par liaison spécifique dans un complexe sonde-cible, de façon à récupérer le jeu de sondes primaires représentant une empreinte des cibles moléculaires à analyser,d. l'analyse quantitative des sondes primaires éluées à l'étape c.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR SEPARER DES CIBLES

MOLECULAIRES DANS UN MELANGE COMPLEXE

L'invention porte sur un procédé et un dispositif permettant d'analyser des cibles moléculaires dans un mélange complexe. L'invention permet en particulier la séparation et l'analyse quantitative des cibles moléculaires dans un mélange complexe.

to L'invention a notamment pour objet des moyens permettant de remédier, au moins en partie, aux difficultés rencontrées jusqu'à présent pour réaliser la séparation et l'analyse de cibles moléculaires au moyen de matrices organisées de sondes de bio-polymères, connus dans l'art antérieur.

Les matrices organisées de sondes de bio-polymères (puces à ADN, puces à protéines, etc.) permettent de séparer de manière qualitative et quantitative les biopolymères (cibles moléculaires) présents dans un mélange et cela théoriquement, quels que soient leur nombre, leur séquence et leur complexité. Cependant, les réseaux d'acides nucléiques ne permettent pas de compter de manière absolue et précise le nombre de molécules cibles hybridées aux sondes. Avec la technologie disponible actuellement, la détection des bio-polymères sur biopuces ( microarrays ) est indirecte, nécessitant une étape de marquage de ceux-ci (fluorescence, radioactivité...). A titre d'exemple, la méthode par marqueurs fluorescents mesure l'intensité de fluorescence apportée par les marqueurs fluorescents accrochés aux molécules à analyser. Lorsqu'une molécule s'hybride, elle engendre une augmentation de la fluorescence qui est proportionnelle au nombre de complexes sondes-cibles formés sur une bio-puce. Les mesures indirectes par le biais de marqueurs sont toutefois d'une fiabilité relative en particulier lorsque les 3o cibles moléculaires forment une quantité faible de matériel biologique à analyser ou ces mesures présentent des inconvénients en vue d'une utilisation dans des analyses en routine.

Si les rendements d'incorporation dans les biopolymères de résidus radiomarqués et de résidus froids sont quasiment les mêmes, il n'en va pas de même avec les marqueurs fluorescents (Martinez et al. - Nucl. Acids. Res. 2003 31: p.18; Hoen et al. - Nucleic Acids Res. 2003 Mar 1; 31(5) ; p. 20.). Ces problèmes de marquages sont notamment rencontrés pour la synthèse des molécules d'ADNc incorporant les marqueurs fluorescents CY3 et CY5. L'encombrement stérique résultant de ce dernier type de lo marquage peut en outre fortement modifier les cinétiques et les équilibres stoechiométriques des réactions (hybridation, réaction anticorps-antigène, réaction cible-ligand en général...).

Ces problèmes d'encombrements stériques sont éliminés avec l'emploi d'isotopes radioactifs; toutefois les isotopes radioactifs impliquent une gestion des déchets radioactifs,en plus des contraintes liées aux matériels utilisés et de la protection des personnes. En outre, les technologies de détection de molécules marquées radioactivement, c'est-àdire essentiellement de type Phosphoimager pour la radioactivité (Bertucci F et al. - Hum Mol Genet. 1999 Sep; 8(9): 1715-22. Erratum in: Hum Mol Genet 1999 Oct;8(11) ; p. 2129.), et les différents types de scanner pour la détection de la fluorescence présentent un certain nombre de limites quant à la quantité de matériel biologique à hybrider sur une puce pour atteindre les seuils de détection et de reproductibilité des mesures effectuées. De fait, il n'est pas possible de détecter des molécules présentes à quelques copies par cellule à partir d'échantillons présentant un faible nombre de cellules ( 1 000 cellules), ce qui correspond néanmoins à une situation fréquente pour les prélèvements cliniques.

Pour surmonter les difficultés tenant à la nécessité de recourir au marquage des sondes bio-polymères pour, indirectement, détecter lesdites 3o sondes, d'autres modes de détection des complexes sonde-cible formés ont été mis au point.

Ainsi, on a proposé d'utiliser les propriétés de conductance électrique des biopolymères. Une molécule d'ADN simple brin d'une séquence donnée n'a pas, en effet, la même impédance que le complexe apparié double brin correspondant. Cette propriété est utilisée sur les puces à ADN pour évaluer la proportion d'hybridation, donc le nombre de complexes sondecible formés sur une bio-puce. D'une manière générale, les variations d'impédance peuvent êtres utilisées pour étudier les interactions intermoléculaires, telles que la fixation d'un ligand sur son récepteur, mais aussi les interactions entre des molécules d'ADN ou de protéines et une drogue, un ion... Toutefois pour les bio-puces, cette méthode de détection est limitée: i0 1) Par la difficulté à réaliser des puces à haute densité de plus de 2000 spots. En effet, à cause de la taille des électrodes et de la géométrie de la connectique utilisée pour réaliser les puces à impédance, la surface d'hybridation devient très grande dès que le nombre de spots 1s dépasse 800. Or une grande surface d'hybridation implique un volume d'hybridation important, d'où la nécessité d'une grande quantité de matériel biologique pour atteindre la concentration minimale pour la détection. Ceci est incompatible avec les expériences où peu de matériel est disponible par exemple pour les diagnostics.

2) Par les changements de conformation des molécules étudiées (sonde et/ou cible) qui entraînent des artéfacts de mesure rendant ininterprétables les variations d'impédance mesurées. Par exemple, les déformations de l'ADN dues à la séquence où les hybridations intra- moléculaires provoquent des variations d'impédance du même ordre de grandeur que pour l'hybridation inter-moléculaire.

3) Par les variations d'impédance dues à la taille des molécules à 30 analyser. Par exemple, les molécules d'acides nucléiques, représentant un transcriptome, ont des tailles différentes, en raison: É De l'avancée hétérogène de la transcription d'un gène à l'autre à un instant donné, É De la longueur différente des gènes, É Des épissages différents que subissent les transcrits d'un même gène.

Le signal électrique mesuré au niveau d'un spot d'une puce résulte donc de l'hybridation d'un mélange hétérogène en taille des transcrits d'un gène. Ce signal n'est comparable, ni à celui obtenu pour le même gène en hybridant un autre extrait cellulaire, ni à celui obtenu pour un autre gène sur la même puce.

lo Dans ces conditions, la mesure de l'impédance est également rendue difficile par les contraintes suivantes. Des transistors à effet de champ sont utilisés comme amplificateur de courant et /ou de tension pour mesurer la variation d'impédance liée à l'hybridation de la molécule d'ADN. Le greffage des sondes est réalisé au niveau de la grille du transistor. Lorsque les cibles viennent s'y hybrider, elles modifient l'impédance de la grille ce qui entraîne une modification du courant et de la tension entre la source (entrée du transistor) et le drain sortie du transistor. Aucune organisation en réseau n'a été décrite pour ce mode de détection. Le fait d'utiliser le transistor à effet de champ comme amplificateur de courant en déposant les sondes au niveau de la grille, limite l'utilisation de celui-ci.

En effet, la grille d'un transistor à effet de champ ne peut être soumise à un courant électrique. Seule une tension électrique peut lui être appliquée qui permet de contrôler l'ouverture du passage source/drain. Or pour mesurer directement efficacement l'impédance d'un oligonucléotide il est nécessaire de le soumettre directement à des tensions et/ou des courants alternatifs de différentes fréquences. De plus, la fragilité de la grille d'un transistor à effet de champ, rend très difficile sa protection vis à vis de l'électricité statique produite lors du dépôt des sondes.

La présence des sondes sur la grille interdit également de pouvoir utiliser les transistors comme des interrupteurs dans un multiplexeur, pour contrôler le passage des courants et les tensions au niveau de chaque spot. De même dans cette configuration, il n'est pas possible d'utiliser les sources et les drains des transistors comme électrode d'électrophorèse s pour contrôler le déplacement des molécules cibles sur le support d'hybridation, afin de déplacer et concentrer les cibles au niveau de chaque spot.

En l'état actuel de la technique, la mesure de l'impédance électrique des acides nucléiques ne permet pas de quantifier ou d'analyser les concentrations ou les proportions d'une population hétérogène de molécules constituant un mélange complexe d'acides nucléiques.

Une autre méthode de détection utilisée dans le domaine est la spectrométrie de masse. On sait déterminer la masse des macromolécules io telles que l'ADN, l'ARN ou les protéines, à partir d'une analyse en spectrométrie de masse. Si l'analyse par ce procédé s'accompagne d'une décomposition ménagée des molécules, on peut également déterminer leur séquence. Cependant, dans le cadre d'un mélange complexe, notamment un mélange comprenant plus de 100 cibles moléculaires à analyser, dont is on ignore si elles peuvent être distinguer entre elles par la taille ou la masse, il devient difficile, voire impossible d'analyser les cibles.

Une autre méthode possible de détection fait appel à la résonance plasmonique de surface (SPR) qui permet de déterminer la densité de matière accumulée à une petite distance (moins de 200nm) de la surface d'une lame de faible épaisseur (xnm) en métal à électron libre comme l'or ou le platine. La réflexion sur une des faces de la lame de métal est modifiée proportionnellement à la densité et à la quantité de matière se trouvant à proximité de l'autre face.

La résonance plasmonique de surface (SPR) mesure des variations de masse. Lorsqu'une molécule s'hybride, elle apporte une certaine masse qui est proportionnelle au nombre de complexes sondes-cibles formés sur une biopuce.

Cette méthode est donc susceptible de présenter des aléas similaires à ceux décrits ci-dessus pour l'analyse quantitative des cibles moléculaires 3o contenues dans un mélange complexe.

L'utilisation de ces méthodes de séparation et/ou d'analyse de cibles moléculaires est limitée par la complexité des mélanges à analyser dans lesquels les molécules à étudier ont des formes, des séquences et des tailles différentes, ou par la quantité de matériel disponible, faisant obstacle à la détection des cibles retenues au moyen de sondes.

La présente invention a pour objet de proposer une alternative aux procédés connus d'analyse quantitative de cibles moléculaires contenues dans un mélange complexe, qui surmonte les limitations dues à l'hétérogénéité ou la complexité de la population desdites cibles moléculaires (notamment lorsqu'il s'agit d'un transcriptome ou d'un protéome) et en conséquence permet de recourir à différentes techniques de détection des cibles moléculaires séparées, pour réaliser une mesure quantitative fiable et reproductible desdites cibles moléculaires séparées à partir du mélange.

Pour ce faire, les inventeurs ont défini des moyens, comprenant des sondes (comprenant une partie polynucléotidique, y compris sours forme d'oligonucléotides) définies pour constituer ce qui sera dans la suite désigné comme étant un jeu de sondes primaires . Lorsqu'il est mis au contact du mélange complexe des cibles à analyser en solution, le jeu de sondes primaires est apte à réaliser une empreinte moléculaire desdites cibles, reproductible d'une analyse à l'autre et pouvant être détectée quantitativement, y compris par les moyens de détection connus à ce jour. L'empreinte des cibles moléculaires à détecter se substitue donc aux cibles, pour la phase de détection.

L'expression empreinte utilisée ici signifie que le groupe des sondes primaires du jeu de sondes considéré, qui ont effectivement formé une liaison spécifique avec les cibles moléculaires, représente de façon significative, qualitativement et quantitativement, les cibles moléculaires contenues dans le mélange analysé, sans que chaque sonde soit 3o nécessairement identique par exemple dans sa composition, sa taille et sa forme, à la cible avec laquelle elle se lie. Le procédé selon l'invention permet de s'affranchir de la détermination ou de la prise en compte des séquences particulières des cibles d'acide nucléique ou de la composition particulière des cibles polypeptidiques.

Les sondes du jeu de sondes primaires sont caractérisées en qu'elles comprennent ou, selon les modes de réalisation de l'invention, consistent 5 en une molécule d'acide nucléique simple brin (polynucléotide).

Le jeu de sondes primaires est formé par l'association, pour être utilisées en mélange, en particulier en solution, de plusieurs types de sondes, chaque type de sonde se distinguant de tout autre type de sonde du jeu de sondes et étant repérable (en particulier quantifiable) individuellement. Les io sondes du jeu de sondes primaires défini dans le cadre de l'invention sont aptes et destinées à reconnaître et à lier spécifiquement, un type de cible lorsqu'il est présent dans le mélange complexe analysé. En résumé, à un type de sonde primaire correspond un unique type de cible dans un mélange complexe. Ce sont les cibles qui, dans le mélange, se lient spécifiquement aux sondes primaires dont on réalise la détection et la quantification. L'ensemble des sondes entrant dans la composition des complexes sonde-cible, forme l'empreinte des cibles analysées.

En outre, les différents types de sondes primaires sont caractérisés par l'absence de marquage (notamment par l'absence de marqueur fluorescent ou radioactif) qui serait destiné à permettre de les détecter et/ou de les quantifier.

Par ailleurs, comme on le verra dans la suite de la description des sondes primaires, la constitution des sondes primaires est telle que soit la taille de leurs séquences d'acides nucléiques est connue et homogène voire identique, soit, lorsque ces sondes comprennent une partie polynucléotidique associée à une partie polypeptidique, leurs séquences polynucléotidiques sont de taille identique. Dans un autre mode de réalisation particulier, lorsque les sondes ont à la fois une partie polypeptidique et une partie polynucléotidique, leur partie polynucléotidique 3o peut être calibrée par exemple par sa masse, chaque partie polynucléotidique ayant une masse différente de celle des autres parties polynucléotiques dans le jeu de sondes primaires.

L'invention a donc pour objet, un jeu de sondes primaires convenant pour l'analyse des cibles moléculaires dans un mélange complexe, comprenant une population de sondes primaires de types différents, en solution, dans laquelle: - chaque type de sonde primaire est différent des autres types de sondes primaires du jeu de sondes, - chaque type de sonde primaire est susceptible de se lier, par liaison spécifique, à un unique type de cible moléculaire à analyser, lorsque lesdites sondes primaires et lesdites cibles moléculaires sont mises en lo contact, -chaque type de sonde primaire est (i) un polynucléotide ou (ii) comprend un polynucléotide associé à une partie polypeptidique capable de lier spécifiquement un unique type de cible moléculaire du mélange complexe, chaque polynucléotide étant différent des polynucléotides de toutes les sondes primaires du jeu de sondes, soit par l'enchaînement des nucléotides qui le compose, soit par sa taille, soit par sa masse.

Dans un mode de réalisation de l'invention, dans le jeu de sondes ainsi défini, chacun des polynucléotides est identifié par rapport aux autres et en particulier est connu, respectivement par sa séquence, par sa taille ou par sa masse, au sein du jeu de sondes.

Pour l'utilisation dans le cadre de l'invention, le jeu de sondes primaires comprend un excès de chaque type de sondes primaires par rapport à la quantité de cibles qu'il peut reconnaître dans le mélange complexe. En outre, le jeu de sondes primaires est utilisé sous la forme d'un mélange stoechiométrique des sondes primaires.

Pour respecter la stoechiométrie du mélange de sondes, les sondes sont préparées de façon à ce que leurs parties polynucléotidiques ne puissent pas hybrider entre elles, du moins ne puissent pas former des hybrides 3o stables sonde-sonde.

Les inventeurs ont donc montré que des sondes non marquées peuvent être utilisées en mélange, pour obtenir une empreinte caractéristique des cibles moléculaires hétérogènes du mélange complexe à analyser et reproductible, ladite empreinte étant constituée par les sondes ayant formé s des complexes sonde-cible en solution ou par la partie polynucléotidique de ces dernières, et soumise à une mesure quantitative, pour en déduire la quantité de cibles contenues dans le mélange.

L'invention a donc pour objet un jeu de sondes primaires convenant pour l'analyse des cibles moléculaires dans un mélange complexe comprenant io une population de sondes primaires de types différents, en solution, dans laquelle chaque type de sonde primaire composant le jeu est différent des autres types de sondes susceptible de se lier par liaison spécifique à un type de cibles moléculaires à analyser, lorsque lesdites sondes primaires et lesdites cibles moléculaires sont mises en contact.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le jeu de sondes primaires comprend au moins 10 sondes primaires, par exemple au moins 50, en particulier au moins 100, notamment au moins 200, avantageusement au moins 1000 ou au moins 10 000 ou 20 000 sondes.

Le procédé selon l'invention analyse les cibles moléculaires par l'intermédiaire de sondes primaires. Comme indiqué ci-dessus, les sondes primaires, sans être constituées nécessairement de façon exclusive par des acides nucléiques, comprennent toutefois une partie polynucléotidique. Cette partie polynucléotidique doit pouvoir être détectée, éventuellement par des sondes secondaires de détection pour des polynucléotides de taille homogène voire identique, ou par d'autres moyens, par exemple en repérant les différences entre les tailles ou les masses des polynucléotides selon leur structure. Les sondes primaires ayant effectivement formé une liaison spécifique avec les cibles moléculaires représentent un sous groupe des sondes primaires du jeu de sondes mis en oeuvre initialement, qui 3o constitue une empreinte des cibles moléculaires à détecter contenues dans le mélange.

Dans le cadre de l'analyse d'un mélange complexe d'acides nucléiques, (à la différence des cibles moléculaires à analyser, dont la taille et/ou la séquence peuvent être indéterminées, voire inconnues), les sondes primaires peuvent être choisies de façon à avoir toutes une taille homogène, par exemple identique ou, lorsque les sondes combinent une partie polypeptidique et une partie polynucléotidique, la taille de cette dernière est homogène, par exemple identique, entre les sondes. L'homme du métier est en mesure de déterminer quelle variation de taille entre les sondes est acceptable, en fonction notamment de la sensibilité des moyens to de détection, électriques ou optiques mis en oeuvre. A titre indicatif, on considérera que la taille des sondes est homogène lorsqu'elle varie dans un intervalle de x% par rapport à une taille choisie si la mesure du détecteur a une sensibilité de x%. En pratique, une variation de taille dans un intervalle d'environ 10% serait acceptable.

ts De plus, la séquence de chaque type de sonde primaire (ou de partie nucléotidique de sonde primaire) est connue. En particulier ces séquences sont linéaires. Les variations de mesure engendrées par chaque sonde peuvent être calibrées en fonction de sa séquence.

Les sondes primaires ou leur partie polynucléotidique, dont la taille et la séquence sont connues ou calibrées qui ont lié spécifiquement des cibles moléculaires du mélange analysé sont dans un second temps séparées de leur cible et récupérées (éluées) pour être analysées, par exemple au moyen de sondes secondaires polynucléotidiques. L'utilisation de sondes secondaires dans une réaction d'hybridation avec les sondes primaires éluées, permet d'identifier et de quantifier lesdites sondes primaires et indirectement d'identifier et de quantifier les cibles moléculaires. Les sondes secondaires en question sont définies de la même façon que les sondes primaires constituées de polynucléotides en considérant dans ce cas que leurs cibles sont les sondes primaires.

3o Lesdites sondes primaires éluées, peuvent être détectées en les faisant circuler au niveau d'une matrice de sondes secondaires de types différents, chaque sonde secondaire possédant une séquence susceptible de retenir un unique type de sonde primaire par liaison spécifique par hybridation moléculaire. Les sondes secondaires utilisées forment un jeu de sondes de taille semblable à la taille du jeu de sondes primaires mis en contact avec le mélange complexe.

La présente invention permet donc, dans le cadre de l'analyse d'un s mélange complexe d'acides nucléiques, de réaliser des mesures ne dépendant que de l'abondance de chaque type de sonde et d'éviter les artéfacts de mesure dus à la présence de cibles moléculaires de tailles, de formes et de séquences différentes.

lo Dans le cadre de l'analyse d'un mélange complexe de cibles moléculaires qui ne seraient pas des molécules d'acides nucléique, par exemple des protéines ou tout autre molécule capable de former un complexe de type sonde-cible spécifique (par exemple des sucres, des lipides,...), la présente invention propose un jeu de sondes primaires constitué de telle sorte qu'il ts représente une gamme de sondes dont la partie polynucléotidique se distingue pour chaque sonde par une séquence différente et une taille homogène, voire identique dans le jeu de sondes, ou au contraire chaque partie polynucléotidique se distingue des autres en ce qu'elle a une masse différente ou une taille différente. Les parties polynucléotidiques des sondes sont séparées des complexes sonde- cible formés dans le mélange en solution, pour être analysées par exemple par hybridation avec des sondes secondaires, par spectrométrie de masse ou par électrophorèse.

Ce qui a été décrit ci-dessus concernant les séquences de nucléotides des sondes primaires polynucléotidiques s'applique expressément aux parties polynucléotidiques des sondes primaires lorsqu'elles comprennent aussi une partie polypeptidique.

Dans le cadre des définitions qui précèdent, la présente invention concerne donc un procédé d'analyse de cibles moléculaires, contenues dans un mélange complexe comprenant: 3o a. la mise en contact du mélange complexe susceptible de comprendre les cibles moléculaires à analyser avec un jeu de sondes primaires de types différents, chaque type de sonde primaire composant le jeu étant susceptible de se lier par liaison spécifique à un type de cible parmi les cibles moléculaires, dans des conditions permettant la liaison spécifique entre lesdites cibles moléculaires et lesdites s sondes primaires, b. éventuellement l'élimination des sondes primaires non spécifiquement liées avec une cible moléculaire, c. la séparation des complexes cibles moléculaires- sondes primaires formés par liaison spécifique, de façon à récupérer les sondes 10 primaires représentant une empreinte des cibles moléculaires contenues dans le mélange reconnues par lesdites sondes primaires, d. l'analyse des sondes primaires éluées à l'étape c.

Avantageusement, le procédé de l'invention permet l'analyse quantitative 1s des sondes primaires éluées à l'étape c.

La quantification de ces sondes primaires séparées des cibles moléculaires permet l'analyse quantitative des cibles moléculaires qui sont en quantité proportionnelle à celle des sondes primaires séparées.

Par l'expression mélange complexe , il faut comprendre au sens de l'invention une solution comprenant un grand nombre de molécules de structures (notamment de séquences) différentes, en particulier un mélange de plus de 10, en particulier de plus de 50 plus de 100 ou plus de 1000, voire plus de 10 000 ou de 20 000 molécules ayant des structures différentes. Le dispositif de l'invention est plus préférentiellement destiné à l'analyse de molécules biologiques (ou biomolécules telles que des acides nucléiques ou des protéines), contenues notamment dans un échantillon d'origine biologique. En particulier le mélange complexe est un transcriptome ou une représentation d'un transposome ou est un protéome.

L'invention permet aussi l'analyse d'un mélange complexe comprenant à la 30 fois des acides nucléiques cibles et des cibles polypeptidiques. Dans ce cas particulier, les deux populations de cibles doivent pouvoir être distinguées l'une de l'autre dans le cadre de l'analyse. Cette distinction peut être obtenue par le choix d'un jeu sondes primaires propre à chaque population.

s Plus particulièrement, l'échantillon fournissant le mélange complexe peut être issu d'un prélèvement de tissu ou d'un fluide biologique, tel que le sang, le sérum, le plasma, le liquide céphalo-rachidien, l'urine ou la salive. Le prélèvement peut être réalisé sur un animal (en particulier un mammifère et de préférence chez l'homme). Le prélèvement peut en to particulier être réalisé chez un individu sain ou un patient atteint d'une pathologie. La pathologie peut notamment être un cancer, une pathologie neuro-dégénérative, une pathologie infectieuse et en particulier une pathologie virale, bactérienne ou parasitaire.

L'échantillon peut également contenir un extrait tissulaire ou un extrait cellulaire, issu de cellules eucaryotes ou procaryotes, de bactéries, de champignons ou de levures, notamment de cellules en cultures ou de cellules prélevées dans l'environnement extérieur. L'échantillon peut aussi être obtenu à partir d'un prélèvement fait sur un végétal. Il peut aussi s'agir d'un prélèvement effectué sur un produit agro-alimentaire, notamment sur des aliments cuisinés, ou à partir de graines, de fruits ou de céréales.

Par l'expression cibles moléculaires , il faut notamment entendre des biopolymères, tels que des molécules d'ADN, d'ARN, des peptides ou encore des protéines susceptibles d'être reconnus et spécifiquement liés aux sondes primaires de l'invention.

Pour la réalisation de l'étape a) conduisant à la liaison spécifique des cibles moléculaires et des sondes primaires, différentes conditions sont envisageables.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention cette étape est réalisée en solution.

3o Dans ce mode de réalisation, les cibles moléculaires à détecter peuvent être fixées à des particules mises en contact avec le mélange en solution.

Des particules magnétiques peuvent par exemple être utilisées. On peut aussi avoir recours à des billes magnétiques recouvertes d'ITO La totalité des cibles peut être fixée. Alternativement on peut ne fixer que certains types de cibles pour une analyse plus spécifique du mélange. Selon un autre mode de réalisation, on peut utiliser un mélange de particules différentes où chaque type de particules est destiné à la fixation d'un type déterminé de cibles moléculaires.

Alternativement, les cibles moléculaires du mélange complexe à analyser sont fixées sur un support. Le jeu de sondes primaires est alors amené au 10 contact dudit support pour la réalisation de l'étape a).

L'étape a) est réalisée au moyen d'un mélange d'un excès de sondes primaires avec les cibles moléculaires. Par excès de sondes , on entendune quantité de sondes supérieure ou égale à la quantité supposée de cibles moléculaires. L'excès de sondes primaires utilisées doit permettre de saturer les cibles reconnues et liées spécifiquement par ces sondes.

L'élimination à l'étape b), des sondes primaires n'ayant pas formé des complexes sonde-cible peut être une récupération de ces sondes pour les enlever du milieu de la réaction. Cette étape b) peut être déplacée et effectuée seulement avant la mise en contact des sondes primaires séparées des complexes sonde-cible, avec les moyens de détection. Par exemple, les sondes n'ayant pas formé de complexes sonde-cible doivent être séparées des autres sondes avant la mise en contact de ces dernières avec des sondes secondaires qui seraient utilisées pour détecter les sondes primaires de l'empreinte moléculaire.

L'étape c. comprend la séparation des complexes cible moléculaire-sonde primaire. Par la notion de séparation , il faut entendre: É Soit que l'on sépare des doubles brins d'acide nucléique (ADN-ADN, ADN-ARN...) formés par hybridation des cibles moléculaires et des sondes primaires; É Soit que l'on sépare les complexes spécifiques formés entre des cibles moléculaires de nature polypeptidique et les sondes primaires ( comprenant par exemple des anticorps ou fragments d'anticorps ou récepteurs et une partie polynucléotidique). Ultérieurement, la partie polynucléotidique des sondes primaires devra être séparée du reste de la sonde primaire.

É Soit que l'on sépare la partie polynucléotidique des sondes primaires spécifiquement liées aux cibles moléculaires.

Par séparation , on entend l'opération consistant à rompre la liaison spécifique établie entre la cible et la sonde ou à rompre la liaison établie entre la partie polynucléotidique de la sonde et le reste du complexe cible- sonde. Dans le cas particulier de molécules d'acide nucléique, la séparation correspond à la dénaturation contrôlée de l'hybride formé entre deux brins complémentaires d'ADN, d'ADN/ARN..., encore appelée déshybridation.

Dans le cas de cibles moléculaires de type protéique si la séparation intervient entre les deux entités du complexe cible-sonde, la séparation est par exemple une rupture du complexe antigène/ anticorps (ou fragment d'anticorps comportant le site de liaison antigénique) ou ligand/ récepteur formé par liaison spécifique.

Le terme liaison spécifique en référence à la liaison d'une sonde avec une cible ou d'une sonde avec une sonde, signifie que la sonde se lie avec une cible ou une sonde particulière mais ne se lie pas de manière significative avec les autres cibles ou sondes, et plus particulièrement avec les autres cibles ou sondes présentes dans le mélange complexe.

Par l'expression sondes de types différents , il faut notamment entendre des molécules ayant des séquences de polynucléotides différentes et, lorsque la sonde comprend en outre une partie non polynucléotidique, en particulier une partie polypeptidique, cette partie est différente pour chaque type de sonde et spécifique d'un seul type de cible et, de plus chaque partie polynucléotidique est différente des parties polynucléotidiques des 3o autres sondes. Chaque type de sonde composant le jeu de sondes primaires est spécifique d'un type de cible unique parmi celles analysées.

La récupération des sondes primaires après leur liaison aux cibles moléculaires pendant l'étape c) peut être obtenue en immobilisant initialement les cibles sur des particules, par exemple des particules magnétiques. Dans le cas d'une fixation des cibles à des particules magnétiques on applique un champ magnétique après l'étape de liaison sondes primaires-cibles, afin de récupérer lesdites sondes primaires.

La récupération des sondes primaires après leur liaison aux cibles moléculaires pendant l'étape c) peut être obtenue en réalisant une lo centrifugation pour récupérer les sondes primaires, après avoir séparé lesdites sondes des entités cibles-particules .

Dans un autre mode de réalisation particulier de l'invention, lorsque les sondes primaires représentant une empreinte des cibles moléculaires contenues dans le mélange analysé, sont obtenues après avoir immobilisé initialement les cibles moléculaires sur un support, puis avoir fait circuler les sondes primaires sur le support dans des conditions appropriées pour permettre leur contact et leur liaison spécifique avec les cibles moléculaires, les sondes primaires non hybridées sont éliminées du support puis les complexes cibles moléculaires-sondes primaires sont séparés pour recueillir les sondes primaires.

Il est alors possible d'effectuer une quantification des sondes primaires qui ont préalablement été liées spécifiquement aux cibles moléculaires, notamment qui ont été hybridées. Le support utilisé dans cet exemple est notamment une membrane, par exemple fabriquée en nitrocellulose, avec des lames de silane ou de polylysine.

Le procédé peut ainsi être employé dans des applications diverses, notamment dans le diagnostic médical ou le contrôle qualité agroalimentaire, ou encore toute analyse biologique, dans les domaines 3o notamment de l'écologie, de l'archéologie ou de la criminologie.

A titre d'exemple, le procédé et le dispositif de l'invention permettent l'analyse: -des molécules d'acide nucléique présentes dans un mélange, par exemple des molécules d'acide nucléique produites par une cellule ou un groupe de cellules, identiques ou différentes, - des protéines contenues dans un mélange, par exemple des protéines produites par une cellule ou un groupe de cellules, identiques ou différentes, -des acides nucléiques et des protéines contenus dans un mélange, o produits par une cellule ou un groupe de cellules, identiques ou différentes.

Des couples sondes-cibles et sondes-sondes préférés, sont notamment les acides nucléiques hybridant avec des séquences complémentaires tels que des molécules d'ARN messagers, d'ADN ou d'ADNc hybridant avec des sondes d'oligonucléotides spécifiques, des antigènes reconnaissant spécifiquement des sondes constituées d'anticorps ou leurs fragments fonctionnels (Fab, fragments monovalents ayant un site de liaison à un antigène, notamment fragment variable monovalent...), ou tout couple récepteur-ligand ou vice-versa. Dans ce dernier cas, la sonde primaire comprend également une partie polynucléotidique spécifique pour un type de cible moléculaire donné et susceptible d'hybrider avec les sondes dites secondaires.

L'homme du métier pourra adapter ledit procédé pour l'analyse de tout type de cibles moléculaires dès lors qu'il est possible de leur associer une entité les reconnaissant spécifiquement, constituant une sonde moléculaire.

Dans un mode de réalisation particulier du procédé ainsi défini, les cibles moléculaires recherchées dans le mélange complexe sont des acides nucléiques.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les cibles 3o moléculaires du mélange sont des acides nucléiques représentatifs d'un transcriptome.

Par représentatif d'un transcriptome , il faut comprendre que les acides nucléiques à analyser comprenant les cibles moléculaires ont des séquences identiques ou complémentaires des ARNm (ou à l'ensemble des ARN) d'une cellule d'un échantillon biologique à analyser. Elles sont notamment obtenues par rétrotranscription. Ces séquences s'hybrident spécifiquement dans des conditions stringentes, avec des ARN messagers (ou le complémentaire), produits de la transcription des séquences d'acides nucléiques du génome d'une cellule donnée ou d'un ensemble de cellules, et sont dans des proportions équivalentes à celles des produits de io transcription obtenus dans des conditions particulières pour ladite cellule ou ensemble de cellules.

Une méthode pour la préparation d'acides nucléiques représentatifs d'un transcriptome consiste à utiliser des amorces polyT pour réaliser une rétro-transcription des ARNm d'une cellule. Afin d'éviter la présence de queues polyA de grandes tailles, la rétrotranscription de l'échantillon d'ARNm messagers à analyser est effectuée à partir d'amorces, telles que 5'(T)19X3' où X peut être A, C ou G. La rétrotranscription s'effectue ainsi à partir du premier nucléotide différent de A rencontré après la queue polyA. Pour obtenir un échantillon d'ADNc représentatif du génome fixé sur les particules, les amorces décrites ci-dessus sont préalablement fixées sur lesdites particules, avant la rétrotranscription. Les produits de rétrotranscription peuvent êtres également greffés après la rétrotranscription sur le support. Le greffage peut être assuré par des couplages biotine-avidine en utilisant des amorces 5'(T)19X3' biotinylées en 5' (il est également possible d'utiliser un complexation chimique entre les particules et les cibles).

Lorsque les cibles moléculaires sont des acides nucléiques, chaque type de sonde primaire composant le jeu de sondes primaires est spécifique et complémentaire d'un type de cible parmi les cibles moléculaires à analyser.

3o Les sondes primaires s'hybrident dans des conditions stringentes aux molécules cibles d'acide nucléique.

Pour minimiser les hybridations non spécifiques, lorsque les cibles et les sondes sont des molécules d'acide nucléique, les cibles et sondes sont hybridées en présence de petits polymères nucléotidiques (X)n où X représente A, T, G ou C et n varie de 3 à 7 nucléotides, formant toutes les combinaisons de séquences possibles de n nucléotides, ajoutés au mélange. L'hybridation est réalisée dans des conditions thermodynamiques, c'est-à-dire avec un gradient de température allant de 90 à 60 c, avec des paliers de refroidissements et de réchauffements successifs (figure 1) . Les petits polymères hybrident aux séquences sondes et/ou cibles dans un premier temps. Les sondes reconnaissant une cible spécifique déplacent ensuite les petits polymères pour former des hybrides avec lesdites cibles.

Dans un exemple spécifique, les sondes du jeu de sondes primaires ont toutes une taille homogène, en particulier identique, et ont chacune une ts séquence déterminée. Les variations de mesure engendrées par chaque sonde sont donc calibrées.

Par exemple, toutes les sondes du jeu de sondes primaires ont une taille identique choisie pour comporter de 20 à 150 nucléotides, par exemple 30, 40, 50 nucléotides ou toute taille comprise dans les intervalles formés par ces limites.

Dans le cadre de l'analyse selon l'étape d) la détection des sondes primaires éluées après avoir formé des complexes sonde-cible par hybridation des séquences nucléotidiques peut être réalisée après la mise en oeuvre des étapes suivantes: e. la mise en contact des sondes primaires séparées et récupérées (éluées) à l'étape c) avec des sondes secondaires polynucléotidiques de types différents, chaque type de sonde secondaire étant susceptible de se lier par hybridation spécifique à un type de sonde primaire, f.. la détermination des cibles moléculaires à partir de la détection, et/ou de la récupération et/ou de l'analyse des sondes primaires hybridées aux sondes secondaires.

Ces étapes peuvent être notamment mises en oeuvre au moyen d'une matrice de sondes organisées en spots, telle que décrite par exemple dans l'électro-puce 2D décrite ci-après.

La séparation par déshybridation, des sondes primaires et des cibles moléculaires d'acide nucléique peut être obtenue par élévation de la température. i0

L'étape de détection et/ou de récupération et/ou d'analyse des sondes primaires récupérées après leur liaison spécifique avec les cibles moléculaires, peut être réalisée en faisant circuler les sondes primaires au contact des sondes secondaires immobilisées sur un support (par exemple une puce), par diffusion simple des sondes primaires ou au moyen d'une circulation active, par exemple par application de potentiels électriques. L'application de potentiels électriques est réalisée par au moins un réseau d'électrodes.

Lorsque la détection met en jeu l'utilisation de sondes secondaires, on recherche les hybrides formés entre les sondes primaires et les sondes secondaires, par exemple par la mesure de la variation d'impédance liée à la liaison, notamment à l'hybridation des sondes primaires et secondaires.

La mesure de variation d'impédance peut être effectuée au moyen d'un dispositif comprenant une puce (électro-puce 2D) telle que décrite ciaprès.

Dans le cas des molécules d'acide nucléique, en particulier d'ADN, il est souhaitable de contraindre au maximum la conformation des molécules, afin de minimiser les artéfacts de mesure dus à la courbure de l'acide nucléique, notamment de l'ADN et aux hybridations intramoléculaires, qui 3o entraînent des variations d'impédance du même ordre que pour une hybridation. Une solution pour contraindre l'ADN consiste à l'adsorber sur l'électrode d'ITO par un peignage moléculaire. En particulier les sondes d'acide nucléique, notamment d'ADN, sont traitées comme indiqué cidessus.

Les molécules étirées sur l'électrode ne peuvent plus se couder ou 5 s'hybrider contre elles-mêmes. En revanche, elles gardent la faculté de s'hybrider avec une séquence complémentaire en solution.

Une autre solution, consiste à tendre la molécule sonde (sonde secondaire) entre une électrode du jeu fonctionnalisé et une électrode du jeu non fonctionnalisé, en la fixant par ses extrémités aux électrodes. Les oligonucléotides sondes utilisés, sont fonctionnalisés aux deux extrémités 5' et 3', la fonction choisie en 5' étant différente de celle en 3'. Les deux types de fonction ont une activation et/ou une catalyse différente. Il est par exemple choisi des fonctions Hs, NH2 en 5' avec une activation chimique ou lumineuse et une fonction pyrole en 3' avec une catalyse électrique. La distance entre les jeux d'électrodes fonctionnalisées et non fonctionnalisées est choisie telle que, les molécules sont étirées, sans pouvoir adopter de courbure particulière ou réaliser une hybridation intramoléculaire.

Une alternative consiste à fonctionnaliser l'extrémité 5' de la sonde pour la greffer sur l'électrode fonctionnalisée et à leur ajouter une courte séquence (10 à 20 bases) en 3' (attache 3'). La séquence de l'attache 3' est choisie spécifiquement, pour qu'il n'y ait pas hybridation avec les cibles. Une séquence complémentaire à l'attache 3' est greffée sur l'électrode non fonctionnalisée en vis-à-vis. Les sondes sont accrochées à l'électrode du jeu fonctionnalisé par leur extrémité 5' grâce à une liaison chimique et à l'électrode non fonctionnalisée par l'extrémité 3' grâce au duplex, de 10 à 20 paires de bases, formé entre l'attache et sa séquence complémentaire greffée sur l'électrode. Les sondes sont ainsi tendues entre les deux électrodes ce qui minimise les hybridations intra-moléculaires et la courbure.

La puce à électrodes avec les sondes greffées peut être hybridée passivement par diffusion simple des sondes cibles (sondes primaires éluées formant l'empreinte moléculaire des cibles moléculaires du mélange) au niveau de chaque spot, comme cela est réalisé pour les bio puces actuelles. Il sera toutefois préféré une hybridation active.

Une fois la puce hybridée, la variation d'impédance de chaque spot permet de déterminer la quantité de cibles fixées. L'intersection entre une électrode supérieure (fonctionnalisée) et la projection (dans le plan supérieur) d'une électrode inférieure (non-fonctionnalisée) est unique et correspond à un seul spot. La mesure d'impédance est réalisée spot à spot en appliquant successivement une différence de potentiel électrique et un courant électrique à tous les couples possibles d'électrodes formés par une o électrode inférieure et une électrode supérieure.

Des défauts locaux de structure dans les matériaux peuvent entraîner des résistances sporadiques d'une électrode à l'autre, causant des artéfacts sur la lecture de l'impédance. Par ailleurs, la fonctionnalisation des électrodes pour greffer les molécules d'ADN peut perturber la mesure. L'utilisation des alliages d'oxyde d'étain et de zinc tels que: ITO, ATO, FTO, ZNO, permet de minimiser ces problèmes. En effet, les méthodes de dépôt de ces alliages sont très standardisées et reproductibles, ce qui permet d'obtenir des électrodes avec très peu de défauts.

Les molécules libres sont éliminées grâce à l'action des champs électriques produits par les systèmes d'électrodes. L'ensemble des mesures peut être fait au cours de réactions d'hybridation ou de complexation grâce au jeu d'électrodes qui permettent de manipuler l'ensemble des molécules chargées.

Par cette approche, Il est possible d'évaluer le nombre de molécules de sondes secondaires composant le spot et le nombre de sondes primaires qui vient se lier spécifiquement, en particulier s'hybrider. Ces deux mesures permettent d'établir les concentrations réelles des cibles moléculaires que l'on avait initialement en solution. En effet, la taille des sondes primaires et secondaires étant strictement calibrée, leur séquence étant connue, Il 3o devient possible de normaliser la mesure effectuée, par exemple par la mesure de fluorescence, afin qu'elle soit quantitative.

Les systèmes sont réalisés avec des électrodes fonctionnalisées en matériaux transparents tels que ITO. Ceci permet d'éviter la fluorescence parasite provenant des électrodes en or. Parmi les matériaux possibles pour réaliser l'ensemble de la connectique on citera les alliages transparents dans le visible tels que, ITO (oxyde d'indium et oxyde d'étain), ATO, FTO, ZNO ou tout autre alliage équivalent.... Ces alliages étant très s électrophiles, ils devront subir une procédure d'isolation (exemple 1).

Un autre mode de détection des hybrides sonde primaire-sonde secondaire formés consiste à utiliser des filtres de lumière polarisée placés de part et d'autre de la puce comprenant les hybrides (figure 2). io

Un duplex ADN organisé en hélice B ou en hélice A est un objet chiral qui a la propriété de dévier le plan de polarisation (oscillation) de la lumière. L'angle a de déviation de la lumière dépend essentiellement du nombre de paires de bases constituant la double-hélice d'ADN. La déviation d'un angle a est perdue quand la double hélice est détruite donc quand le double brin d'ADN se déshybride.

Cette propriété peut être utilisée pour quantifier le taux d'hybridation de chaque spot de sonde dans les dispositifs d'électro-puces (Electro_Chip) 20 décrits plus loin.

Les électrodes des électro-puces en ITO sont transparentes, et peuvent être réalisées sur des lames de verre, de quartz ou de tout autre matériau transparent.

D'une manière générale, une électro-puces est constituée d'un plan transparent sur lequel sont déposées des électrodes en ITO. Sur chaque électrode en ITO sont greffées des sondes organisées en spots, telles que chaque spot se trouve dans le vide d'un capillaire du réseau de capillaires associés. En vis-à-vis de chaque électrode greffée de spots se trouve une électrode déposée sur un autre support transparent. Un rayon de lumière polarisé avec un angle relatif à 0 peut donc traverser le premier support transparent et son électrode, pour arriver au niveau d'un spot. La lumière subit alors une rotation d'un angle de ci par les molécules d'ADN double brin (les molécules hybridées) et ressort à travers l'électrode et le plan transparent en vis-à-vis. La quantité de lumière subissant une déviation de a est strictement proportionnelle au nombre d'hybrides formant des doubles hélices présentes dans le spot, et donc strictement proportionnelle à la quantité de cibles hybridées sur les sondes.

La lumière déviée de l'angle a a est analysée en sortie après qu'elle ait traversé la deuxième électrode et le deuxième plan transparent.

Pour obtenir de la lumière polarisée à 0 (origine arbitraire qui peut être modifiée pour une autre origine déterminée), un filtre polarisé à 0 est disposé sur la face externe du support transparent des électrodes greffées. Un second filtre polarisé orienté à a est disposé sur la face extérieure de l'autre support transparent d'électrodes en vis-à-vis (cf. schéma). L'émission de lumière est obtenue grâce à un laser dans le visible ou à toute autre source de lumière blanche.

D'une manière générale, toute lumière pour laquelle le montage est transparent, et que les sondes et les cibles n'absorbent pas peut être utilisée. Ce procédé de détection peut être appliqué à des puces classiques à acide nucléique en les confinant entre deux filtres plans polarisants dont les plans de polarisation sont décalés entre eux d'un angle a .

Les deux filtres polarisants peuvent être mobiles l'un par rapport à l'autre afin d'augmenter l'efficacité de la détection, en modifiant l'angle entre les deux plans de polarisation. Cette modification d'angle permet de mesurer différentes déviations de la lumière et ainsi d'évaluer l'homogénéité des séquences des cibles (sonde primaire-sonde secondaire) hybridées sur un spot. Il est ainsi possible de déterminer le polymorphisme des cibles.

En effet, des différences de séquence entre la cible (ici sonde primaire) et la sonde (ici sonde secondaire) entraînent des mésappariements qui plient par endroits la double hélice formée, modifiant ainsi la chiralité de la molécule. De ce fait, l'angle de déviation de la lumière est modifié en fonction de chaque chiralité. La mesure à chaque angle informe sur chacune des populations.

s Dans un autre exemple de réalisation spécifique, la détection de la liaison par hybridation entre les sondes primaires et les sondes secondaires peut être faite par détection de la fluorescence d'un ligand des hybrides double brin formés entre les sondes primaires et les sondes secondaires ou d'un ligand des acides nucléiques simple brin. On utilise au moins un détecteur to pour mesurer l'intensité de fluorescence liée à l'hybridation des sondes primaires et secondaires.

Sans que les sondes primaires soient marquées, les taux de complexes sonde primaire / sonde secondaire formés sur la puce peuvent être évalués en utilisant des ligands fluorescents. Pour les puces à ADN, on peut citer les acridines et notamment l'acridine orange qui est un intercalant de l'ADN chargé positivement. L'acridine orange permet de marquer différemment les ADN simples brin ou le duplex double brins.

Dans un autre exemple spécifique, la détection des sondes primaires hybridées avec les sondes secondaires est faite par SPR adapté à la puce électro-puce type 2D décrite ci-après. On utilise au moins un détecteur pour mesurer par SPR l'hybridation des sondes primaires et secondaires.

Les cibles constituées par les complexes sonde primaire/sonde secondaire peuvent être quantifiées directement sur le réseau d'électrodes fonctionnalisées. Un prisme en trièdre est adapté au dos de chaque électrode ligne du réseau d'électrodes fonctionnalisées pour pouvoir réaliser la mesure de SPR.

Un autre aspect de l'invention concerne la réalisation du procédé décrit ci-3o dessus, pour l'analyse, et la quantification de cibles moléculaires d'un mélange complexe lorsque ces cibles sont des polypeptides ou d'autres cibles.pouvant former des complexes spécifiques de type récepteur-ligand.

Les modes de réalisation des étapes a) et b) du procédé décrit plus haut en particulier pour la détection de cibles d'acides nucléiques sont en principe s transposables. Ainsi, les cibles polypeptidiques du mélange complexe à analyser peuvent être fixées sur des particules (magnétiques ou non, d'un ou plusieurs types), et être mises en contact avec les sondes primaires en solution. Par exemple on aura recours à des billes magnétiques recouvertes d'ITO. Si des protéines de différents types sont analysées on lo peut les fixer sur différents types de particules.

Comme indiqué plus haut, le jeu de sondes primaires utilisé met en oeuvre des sondes comprenant une partie polypeptidique et une partie polynucléotidique. La quantification des cibles moléculaires spécifiquement liées à des sondes du jeu de sondes primaires est réalisée après récupération des parties polynucléotidiques des sondes des complexes sonde-cible.

Les parties polypeptidiques et les parties polynucléotidiques de chaque type de sonde étant spécifiques d'un type de cible uniquement, l'identification et la quantification des parties polynucléotidiques des sondes signe la présence et la quantité des cibles moléculaires.

Les parties polynucléotidiques des sondes ont des masses et/ou des tailles différentes ou des séquences différentes et des tailles homogènes voire identiques entre les sondes. Elles peuvent être détectées par exemple par tout moyen capable de révéler leurs différences de séquences (hybridation avec des sondes secondaires) de taille (électrophorèse) ou de masse (spectrométrie de masse).

Lorsque les cibles sont de nature protéique, les sondes primaires sont des composés ayant une capacité à se lier spécifiquement à ces cibles, par exemple des anticorps ou des fragments fonctionnels d'anticorps 3o comprenant ou constitués par le site de liaison aux antigènes, ou des récepteurs ayant une affinité pour les protéines cibles.

Dans un exemple spécifique, les sondes primaires comprennent une partie constituée par un polynucléotide fixé sur la partie des susdits composés ayant une affinité spécifique pour les protéines cibles. Ce polynucléotide constitue un marqueur au sens d'un identifiant (encore appelé tag) spécifique de chaque composé. De tels polynucléotides, sont illustrés dans les exemples. Leur utilisation permet de détecter les sondes primaires séparées après qu'elles aient lié les protéines.

Dans cet aspect de l'invention consistant à détecter des cibles moléculaires polypeptidiques, par exemple dans un protéome, l'étape a) du procédé selon l'invention comprend par exemple la mise en contact du mélange susceptible de comprendre des protéines à analyser avec un jeu de sondes primaires de types différents, constitué par un jeu d'anticorps (ou de fragments d'anticorps comprenant ou constitués du site de liaison antigénique) liés chacun avec une séquence d'acide nucléique spécifique appelée séquence tag, chaque type d'anticorps composant le jeu étant susceptible de se lier par liaison spécifique à un seul type de protéines à analyser, dans des conditions permettant la liaison spécifique entre lesdites protéines et lesdits anticorps.

Lorsque les cibles sont de nature protéique, la séparation à l'étape c) des sondes primaires et des cibles des complexes de liaison formés peut être obtenue par des méthodes enzymatiques connues de l'homme du métier. Dans un exemple spécifique, l'étape c) du procédé selon l'invention comprend la séparation des protéines et des anticorps liées par liaison spécifique, puis la séparation de chaque séquence tag de l'anticorps qui lui correspond, de façon à récupérer le jeu de séquences tag représentant une empreinte des cibles retenues parmi les protéines à analyser.

L'étape d) du procédé selon l'invention comprend la détermination des protéines à partir de la détection, et/ou de la récupération et/ou de l'analyse 3o des séquences tag discriminables par leur séquence les tags ayant alors une taille identique, ou au contraire par leurs tailles et/ou leurs masses différentes.

Dans un exemple spécifique, lorsque les tags ont des séquences différentesmais des tailles identiques, leur détection est réalisée selon les mêmes moyens que ceux décrits plus haut pour les cibles moléculaires constituées d'acides nucléiques. En particulier on fait appel à l'utilisation de s sondes secondaires spécifiques des tags.

Les caractéristiques des tags sont alors définies comme décrit ci-dessus pour les sondes primaires constituées de polynucléotides destinés à hybrider avec des cibles nucléotidiques.

Lorsque le jeu de sondes primaires est constitué de sondes dont les parties polynucléotidiques sont différentes par la masse, alors le jeu peut être constitué de telle sorte qu'il comprenne plus de 10, en particulier de plus de 50 plus de 100 ou plus de 1000, voire plus de 10 000 ou de 20 000 sondes dont les polynucléotides tag ont tous des masses différentes, par exemple 30, 40, 50, 100, 500, 1000 2000, 5000 ou plus, ou un nombre de sondes compris dans un intervalle formé par les valeurs comprises entre deux de ces limites.

La détection des tags (une sonde étant identifiée par un tag et un seul) peut être réalisée par spectrométrie de masse.

Dans un autre exemple spécifique, on analyse les séquences tag (une sonde étant identifiée par un tag et un seul) au moyen de leur différence de 25 taille. On peut alors avoir recours à une détection par électrophorèse.

Le jeu de sondes primaires est alors constitué de telle sorte qu'il y ait plus de 10, en particulier de plus de 50 plus de 100 ou plus de 1000, voire plus de 10 000 ou de 20 000 sondes dont les polynucléotides tag ont tous des tailles différentes, par exemple 30, 40, 50, 100, 500, 1000 2000, 5000 ou 3o plus, ou un nombre de sondes compris dans un intervalle formé par les valeurs comprises entre deux de ces limites.

L'invention a aussi pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit.

Un dispositif selon l'invention comprend par exemple: -éventuellement un ensemble de particules, par exemple de particules magnétiques, pouvant fixer de manière forte les cibles moléculaires d'acides nucléiques et/ou de protéines du mélange à analyser; - un jeu de sondes primaires de types différents, en solution, lesdites sondes étant constituées par un polynucléotide ou comprenant un polynucléotide spécifique de chaque sonde, chaque type de sonde o primaire composant le jeu est susceptible de se lier par liaison spécifique à un type de cible moléculaires à analyser, lorsque lesdites sondes primaires et lesdites cibles moléculaires sont mises en contact, et le cas échéant, - des moyens pour séparer et des moyens pour récupérer les sondes primaires et les cibles moléculaires liées par liaison spécifique, de façon à obtenir un jeu de sondes primaires représentant une empreinte des cibles moléculaires à analyser et/ou le cas échéant, - un jeu de sondes secondaires capables de reconnaître spécifiquement les parties polynucléotidiques des sondes primaires 20 du jeu de sondes primaires.

et/ou le cas échéant, - une puce (par exemple de type électro-puce 2D) à oligonucléotides où les sondes oligonucléotidiques (composant le jeu de sondes secondaires) de chaque spot comprennent une séquence complémentaire d'un type de séquence de sonde primaire ou de chaque tag.

Dans le cadre de l'analyse d'acides nucléiques, les moyens pour séparer, notamment déshybrider les sondes primaires et les cibles moléculaires peuvent être des moyens capables d'augmenter la température, de 3o manière à séparer les deux brins de l'hybride.

Dans le cadre de l'analyse de protéines, les moyens pour séparer les sondes primaires des cibles moléculaires peuvent être notamment des réactifs pour réaliser des séparations enzymatiques.

Les moyens pour récupérer les sondes primaires séparées des cibles moléculaires peuvent comprendre des particules magnétiques sur lesquelles sont immobilisées les cibles et un moyen capable de générer un champ magnétique au sein de la solution comprenant lesdites sondes primaires et lesdites cibles.

Les moyens pour récupérer les sondes primaires séparées des cibles o moléculaires peuvent comprendre des particules sur lesquelles sont immobilisées les cibles et un moyen de provoquer une centrifugation au sein de la solution comprenant lesdites sondes primaires et lesdites cibles.

Le procédé peut être décliné pour être utilisé pour le dosage de différentes protéines et de leurs modifications dans un mélange provenant par exemple d'un extrait cellulaire.

Lorsque les cibles moléculaires sont des protéines, le dispositif comprend à titre illustratif: 1) Un ensemble de particules (notamment magnétiquesou une surface) pouvant fixer de manière forte les protéines du mélange à analyser comprenant les cibles. Typiquement on citera les billes ou les membranes de polystyrène, nylon, nitrocellulose...

2) Un mélange stoechiométrique de sondes primaires constituées par exemple d'anticorps (ou fragments d'anticorps commprenant le site de fixation de l'antigène), où chaque type d'anticorps est lié de façon forte (covalente) avec une séquence spécifique d'acide nucléique ou polynucléotide (la séquence tag). La séquence tag se décompose par exemple en une ou deux séquences génériques susceptibles 3o d'être coupées spécifiquement et en une séquence unique et spécifique pour chaque type d'anticorps. ; et éventuellement, 3) Une puce à oligonucléotides, où les sondes oligonucléotidiques (composant le jeu de sondes secondaires) de chaque spot sont constituées d'une séquence complémentaire de la partie spécifique de la séquence tag d'un des types d'anticorps du mélange stoechiométrique d'anticorps.

À titre d'exemple, à partir d'un extrait cellulaire, les protéines sont fixées sur des particules magnétiques de polystyrène. Le polystyrène a la faculté d'adsorber de façon durable les protéines, notamment les protéines hydrophobes. Un excès de billes est utilisé par rapport à la concentration des protéines pour éviter toute saturation des billes, limitant ainsi les encombrements stériques. Selon l'étude souhaitée, les protéines sont ou non dénaturées. Les billes et les protéines fixées sont alors: 1) précipitées par un champ magnétique, 2) isolées du surnageant, 3) rincées et reprises dans un tampon salin.

Les billes sont ensuite saturées par des protéines inertes pour le système étudié. Par exemple, l'albumine sérique de bovin (pour les études sur des molécules cibles qui ne sont pas d'origine bovine), des protéines de petites tailles exogènes à l'espèce étudiée (comme l'inhibiteur de Kunixt) ou encore des acides aminés à chaîne aliphatique (comme la leucine) sont utilisés. Les étapes 1 à 3 sont de nouveau réalisées. Puis l'ensemble, billes saturées - protéines fixées est mis à complexer avec le mélange équimolaire d'anticorps munis des séquences tag. Les anticorps se fixent spécifiquement sur leurs protéines cibles immobilisées sur les billes. La quantité de chaque type d'anticorps fixé est proportionnelle à la quantité de chaque type de protéines adsorbées sur les billes.

Pour diminuer l'encombrement stérique, les anticorps peuvent être substitués par des fragments d'anticorps (ou hémi-anticorps) par exemple obtenus par une digestion enzymatique, notamment par la papaïne, ou encore des fragments synthétiques ou recombinants. Chaque hémianticorps est tagué par une séquence d'acide nucléique. Les étapes 1 à 3 sont de nouveau réalisées. Les anticorps (ou hémi anticorps) qui ont réagi sont donc isolés et séparés de ceux qui n'ont pas réagi. Le tag d'acides nucléiques est coupé grâce à la séquence de coupure introduite. Il peut s'agir par exemple d'une séquence palindromique ou de la séquence cible d'un abzyme... Dans le cas d'une séquence palindromique, deux solutions particulières peuvent être citées: É La séquence palindromique est introduite entre l'anticorps et la séquence tag spécifique. Pour séparer la séquence tag de l'anticorps, il suffit d'introduire dans le milieu une séquence o complémentaire de la séquence de coupure avec l'enzyme de restriction correspondante, ce qui permet de séparer l'anticorps de la séquence tag spécifique.

É Deux séquences de coupure sont introduites respectivement entre 15 l'anticorps et la séquence tag spécifique, et à la fin de la séquence tag, de telle sorte que ces deux séquences soient complémentaires l'une de l'autre. En s'hybridant, elles forment le site de coupure spécifique pour une enzyme qui est ultérieurement introduite dans le milieu. Les séquences tags spécifiques sont alors libérées en 20 solution.

Une fois séparées des anticorps, les séquences tags fournissent un mélange d'oligonucléotides en solution dont les quantités sont proportionnelles à celles des types des anticorps retenus sur les billes, et donc proportionnelles aux différentes protéines et à leurs modifications présentes dans l'extrait cellulaire analysé. Le mélange de nucléotides obtenu peut être analysé sur une puce à ADN classique ou une puce telle que décrite précédemment.

L'invention porte également sur un dispositif pour l'exécution de l'étape d) d'analyse des sondes primaires recueillies à l'étape c) du procédé d'analyse de cibles moléculaires selon l'invention, suivant ses différents modes de réalisation décrits dans les pages précédentes, comprenant: - un réseau de capillaires permettant la circulation de sondes primaires, - une matrice de sondes secondaires organisées en spots, la matrice étant disposée de telle sorte qu'elle est en contact avec le réseau de capillaires, -un réseau d'électrodes, dites fonctionnalisées, sur lequel sont fixées des sondes secondaires, ce réseau étant disposé de telle sorte que chaque ligne de spot de la matrice de spots est fixée sur une des électrodes fonctionnalisées dudit réseau.

Le dispositif est mis en oeuvre après avoir effectué les étapes de liaison o spécifique des cibles moléculaires avec les sondes primaires et après avoir séparé les sondes primaires dans les complexes formés réalisant l'empreinte des cibles moléculaires.

Un tel dispositif est par exemple une puce dite électro-puce 2D (Electrochip2D), tel que décrit ci-après, dans lequel la puce comprend une matrice bi-dimensionnelle de sondes biologiques (jeu de sondes secondaires) organisées en spots, associée à au moins un jeu d'électrodes. La matrice est contrainte dans un réseau de capillaires parallèles connectés entre eux par deux réservoirs (un à chacune de leurs extrémités) .

Par le terme capillaire , il faut comprendre tout canal approprié pour 20 permettre la circulation de fluides, d'un diamètre inférieur à 1 millimètre, de préférence compris entre 1 et 100 dam.

Les réseaux de capillaires sont par exemple creusés ou moulés dans des matériaux tels que la silice, le quartz, les plastiques (plexiglas par exemple), le PBMS, selon des techniques d'érosion à l'acide pour la silice ou d'usinage au laser pour les plastiques, connues de l'homme du métier.

Dans un mode de réalisation préféré, chaque réseau de capillaires est creusé dans l'épaisseur d'une plaque d'un matériau approprié.

De manière générale, les réseaux de capillaires peuvent être remplis de gel tel qu'un gel de polyacrylamide ou tout autre gel permettant de réguler et de contrôler la diffusion des sondes primaires lors de leur migration, notamment les gels liquides utilisés pour les électrophorèses capillaires.

Les sondes primaires peuvent être contenues dans une solution ou dans un fluide, ledit fluide ou ladite solution circulant dans les capillaires.

Dans un exemple spécifique, le dispositif comprend un capillaire transversal, dit canal transversal, dans lequel sont introduites les sondes primaires qui se sont hybridées avec les cibles, d'un diamètre de préférence compris entre 2 et 1000 pm. Le canal transversal supérieur est connecté au réseau de capillaires.

Le dispositif comprend aussi une matrice de sondes secondaires organisées en spots, où chaque spot est constitué d'un type de sonde moléculaire, par exemple un polymère d'acide nucléique dont la séquence est strictement complémentaire de la séquence d'une des sondes primaires contenues dans le jeu de sondes primaires.

La matrice de sondes secondaires peut être posée ou fixée sur le réseau de capillaires.

Le premier jeu d'électrodes fonctionnalisées possède des électrodes greffées de sondes secondaires organisées en spots, chaque sonde secondaire étant susceptible de retenir une sonde primaire spécifique, par liaison spécifique sonde/sonde.

Chaque ligne de spots de la matrice est déposée sur une surface d'or ou ITO (ou tout autre métal ou alliage adéquat) délimitant une électrode, l'ensemble de la matrice étant alors constitué de n électrodes correspondant au nombre n de lignes, chaque électrode ligne comportant P spots de sondes greffés (figure 3).

L'ITO étant très électrophile, il est nécessaire d'isoler par un procédé d'encapsulation les parties des électrodes qui n'ont pas reçu de greffage de sondes, afin d'éviter tout accrochage non spécifique de cibles ou de sondes primaires. Par exemple, un film de poly-pyrrole peut être utilisé. Le film est réalisé en mettant les électrodes greffées sous tension en présence d'une solution de pyrrole. Le pyrrole polymérise spontanément sous l'action du courant et isole les parties libres des électrodes. Les électrodes peuvent également être saturées par un petit oligonucléotide qui ne peut pas s'hybrider de manière stable avec les cibles, par exemple un trimer ATA ou TAT...

Les dépôts de sondes (spot ou unité d'hybridation) sont effectués selon le io cas sur les électrodes ou entre les électrodes.

Les électrodes sont gravées par couche mince sur un matériau isolant comme le verre, le kapton, l'oxyde d'alumine.

Toute méthode appropriée pour accrocher les sondes secondaires peut être utilisée. A titre d'exemples, on citera en particulier le couplage non covalent de type biotine-avidine entre des sondes moléculaires couplées à la biotine et des billes fonctionnalisées avec l'avidine, telles que celles commercialisées par DYNAL (Dynal distributors worldwide, copyright 1996 Dynal AS - Techinical Handbook second edition).

D'une manière générale, tous les types de couplages, par exemple les liaisons chimiques, les interactions fortes, décrits pour les colonnes de chromatographie peuvent éventuellement convenir.

Par exemple, les interactions utilisées couramment dans les puces à ADN pour fixer les sondes d'acide nucléique, ou les puces à protéines pour fixer les sondes de polypeptides peuvent également être adaptées (interaction électrostatique lysine/acide nucléique, fixation silane, polymérisation du pyrole sur la surface de la loge, etc...), de même que les méthodes de synthèse in situ sur le support. Il pourra également être envisagé l'utilisation 3o de nylon ou de la nitro-cellulose pour fixer les sondes de façon irréversible sur le support. La fixation peut être directe ou se faire par l'intermédiaire d'un pontage tel qu'un pont psoralène entre une particule de nylon et la sonde secondaire.

L'immobilisation des sondes secondaires sur l'électrode doit être suffisamment forte pour résister aux différents traitements appliqués et aux éventuels champs électriques utilisés pour manipuler les cibles.

Dans un exemple spécifique, la fixation des sondes secondaires sur les 5 électrodes résiste aux différents traitements dénaturants les plus utilisés, ce qui permet de régénérer la puce après usage.

Dans un exemple spécifique, le dispositif comprend en outre un réseau d'électrodes dites non fonctionnalisées, ce réseau étant disposé de telle sorte que le réseau de capillaires se situe entre les deux réseaux d'électrodes.

Ces électrodes sont dites non fonctionnalisées parce qu'elles ne sont pas greffées avec des sondes.

Dans un exemple spécifique, le dispositif permettant l'analyse des cibles moléculaires mesure les variations d'impédance liées à l'hybridation des 15 sondes primaires et secondaires.

Dans un exemple spécifique, le dispositif mesure les variations de polarisation de la lumière liée à l'hybridation des sondes primaires et secondaires.

Dans un exemple spécifique, le dispositif comprend en outre un détecteur 20 qui mesure l'intensité de fluorescence liée à l'hybridation des sondes primaires et secondaires.

Dans un exemple spécifique, le dispositif mesure par SPR l'hybridation des sondes primaires et secondaires.

Les électrodes peuvent être gravées en couche mince sur un matériau 25 isolant.

Les deux jeux d'électrodes sont disposés en vis-à-vis de part et d'autre d'un réseau de P capillaires parallèles, de telle sorte qu'il y ait un jeu d'électrodes au-dessus et l'autre en dessous (figure 4 et 5).

Dans un exemple spécifique, le jeu d'électrodes fonctionnalisées est situé au-dessus du réseau de capillaires et le jeu d'électrodes non fonctionnalisées est situé en dessous du réseau de capillaires.

Dans un exemple spécifique, le jeu d'électrodes fonctionnalisées est situé en dessous du réseau de capillaires et le jeu d'électrodes non fonctionnalisées est situé au-dessus du réseau de capillaires.

Chaque capillaire est perpendiculaire aux n électrodes du jeu d 'électrodes fonctionnalisées et aux n électrodes du jeu d'électrodes non fonctionnalisées (figure 5, 6 et 7).

io Chaque spot des électrodes fonctionnalisées est dans chaque capillaire du réseau de capillaires.

La construction est réalisée de manière telle que, le premier spot des n électrodes fonctionnalisées soit dans le premier capillaire du réseau de capillaires, le deuxième spot des n électrodes fonctionnalisées soit dans le deuxième capillaire du réseau de capillaires et ainsi de suite (figure 7). Un couple d'électrodes est constitué d'une électrode greffée de sondes organisées en spots au-dessus du réseau de capillaires et d'une électrode non fonctionnalisée en vis-à-vis en dessous du réseau de capillaires. Les électrodes peuvent être d'une très faible épaisseur pour permettre la détection par SPR.

A chaque extrémité du réseau de capillaires, les capillaires convergent vers un réservoir circulaire. Le réservoir comporte une électrode (électrode de réservoir), dans le même plan que celui du jeu d'électrodes fonctionnalisées (figure 7). Dans un exemple spécifique, cette électrode est circulaire. Dans un exemple spécifique, cette électrode est située au centre du plafond de chaque réservoir.

Le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre, une première et une deuxième électrodes de liaison supplémentaires situées 3o respectivement entre la première électrode de réservoir et la première électrode fonctionnalisée, et entre la deuxième électrode de réservoir et la dernière électrode fonctionnalisée, de telle sorte que les distances les plus courtes entre chaque électrode de liaison et l'électrode de réservoir correspondante soient identiques en tout point des électrodes.

L'électrode de liaison peut être courbe, sa courbure étant définie de façon 5 telle que, les distances entre l'électrode de liaison et le centre du réservoir (électrode de réservoir) soient identiques en tout point de l'électrode.

Le second réservoir peut être formé par au moins un canal transversal, dit canal transversal inférieur, qui est relié en amont à l'ensemble des capillaires du réseau de capillaires et en aval au détecteur. Les sondes o primaires qui se sont hybridées aux sondes secondaires peuvent être séparées et mises en circulation jusqu'au détecteur, en particulier par le canal transversal inférieur.

Dans le cadre d'une puce dans laquelle les sondes secondaires sont mises en circulation jusqu'au détecteur afin d'être analysées, il est nécessaire d'alterner une électrode fonctionnalisée et une électrode non fonctionnalisée dans la construction du réseau d'électrodes.

Le dispositif selon l'invention permet une liaison spécifique active, en particulier une hybridation active des sondes primaires qui se sont liées spécifiquement, notamment hybridées aux cibles moléculaires.

Dans un exemple spécifique, cette hybridation des sondes primaires circulant à travers la matrice de sondes secondaires est réalisée comme suit: 1) l'éluat des sondes primaires à analyser est introduit dans le premier réservoir. Un potentiel électrique est appliqué entre la première électrode courbe (positif) et l'électrode du premier réservoir (négatif). Les sondes primaires migrent de façon équimolaire dans chacun des capillaires et se concentrent au niveau de l'électrode courbe, 2) le potentiel entre l'électrode de réservoir et l'électrode courbe est coupé et un potentiel électrique est appliqué entre la première électrode 3o fonctionnalisée (+) et l'électrode courbe (-). Les sondes de chaque capillaire migrent alors au niveau de la première électrode fonctionnalisée où les sondes secondaires complémentaires des spots de la première électrode (un spot par capillaire) peuvent s'hybrider (l'hybridation est accélérée par le champ électrique). La concentration au niveau de chaque spot est maximale (elle ne dépend que du nombre de capillaires et non plus du volume total des canalisations). Afin de confiner les sondes primaires au niveau du spot, la deuxième électrode ligne fonctionnalisée peut être portée à un potentiel négatif, ce qui conduit à obtenir une distribution de charges (-+ -) où la charge + est centrée sur le premier spot de chaque capillaire.

3) pour améliorer l'hybridation, les potentiels électriques peuvent être lo discontinus, le laps de temps sans potentiel correspondant à un temps de relaxation, pendant lequel les sondes primaires peuvent s'hybrider sans contrainte. Pour augmenter le mélange des sondes primaires et ainsi favoriser l'hybridation des sondes primaires présentes en faible nombre, durant le temps de relaxation un potentiel discontinu et alternatif peutêtre établi entre la première électrode ligne fonctionnalisée et les électrodes non fonctionnalisées au-dessus et en dessous du réseau de capillaires (ceci améliore encore la spécificité d'hybridation).

Une fois les sondes primaires hybridées au niveau de la première ligne de spots, les potentiels électriques sont décalés d'une ligne. En notant 0 la position de l'électrode courbe et respectivement 1, 2 et 3 les positions de la première, seconde et troisième électrodes fonctionnalisées greffées de sondes, la cinématique de potentiel électrique appliquée peut être décrite de la façon suivante: 4) la deuxième électrode fonctionnalisée est mise à un potentiel positif la distribution de charges est alors (0 - ,1 +, 2 +) (éventuellement la troisième électrode est mise à un potentiel négatif) avec une distribution de charge ( 0-, 1 +, 2+, 3-); 5) la première électrode fonctionnalisée est mise à un potentiel négatif. La 3o distribution de charges est alors (0- 1-, 2+) éventuellement (0-, 1-, 2+, 3-).

6) L'électrode courbe est mise à 0 pour une distribution de charges (1-, 2 +) éventuellement (1-, 2+, 3-).

7) un potentiel électrique discontinu et alternatif est appliqué entre le jeu d'électrodes non fonctionnalisées et l'électrode 2 fonctionnalisée.

L'ensemble des sondes non hybridées au niveau de la première ligne de spots, va migrer au niveau de la seconde ligne de spots (figure 8). L'ensemble de la cinématique de migration, relaxation, mélange (correspondant aux étapes 4-7 ci-dessus) est appliqué de proche en proche pour hybrider tous les spots de toutes les lignes qui ont des sondes primaires complémentaires dans l'échantillon analysé. Une fois arrivées dans le deuxième réservoir, les sondes primaires qui avaient migré dans des capillaires différents se mélangent de nouveau. II est alors possible lo d'effectuer les séquences de potentiel électrique dans l'autre sens pour parcourir le réseau de capillaires en sens inverse. Les allers et retours des sondes primaires entre les deux réservoirs à travers les capillaires permettent d'augmenter la sensibilité de détection du dispositif.

En règle générale, il est nécessaire d'appliquer des champs électriques de l'ordre de 160 mV /mm pour déplacer efficacement les molécules. La distance entre l'électrode courbe et l'électrode de réservoir étant importante, les potentiels appliqués à ces électrodes pour respecter le champ sont de l'ordre du volt et non plus de celui du mm volt. Pour éviter que les électrodes courbes et de réservoir ne brûlent, il est préférable de les réaliser en or.

Dans un exemple spécifique, l'un des réseaux d'électrodes est formé par une superposition de deux jeux d'électrodes perpendiculaires dans deux plans différents, l'autre réseau d'électrodes étant alors relié à la masse. Les spots sont greffés sur les électrodes du jeu inférieur à l'intersection de la projection des électrodes du jeu supérieur dans le plan des électrodes inférieures.

Dans un exemple spécifique, le réseau d'électrodes fonctionnalisées est formé par un quadrillage de type (lignes/colonnes) d'électrodes dans 3o lequel, à chaque intersection entre une électrode ligne et une électrode colonne, une électrode spot sera reliée à une ligne et une colonne par l'intermédiaire d'un transistor à effet de champ.

La disposition perpendiculaire entre les deux jeux superposés d'électrodes, permet théoriquement de réaliser la mesure. Toutefois, l'utilisation d'un courant alternatif ou discontinu et le fait qu'une électrode connecte plusieurs spots entraîne des problèmes de capacité électrique parasite qui perturbe la mesure. En effet, il devient difficile, voire impossible, de mesurer correctement le courant et les tensions électriques pour définir l'impédance de chaque spot. Pour pallier ce problème il est nécessaire d'introduire des interrupteurs qui permettront d'établir une tension et un courant spot à spot.

Pour réaliser les interrupteurs compatibles avec la dimension des biopuces, le jeu d'électrodes fonctionnalisées est remplacé par un quadrillage d'électrodes dans un même plan, constitué d'un premier ensemble d'électrodes (horizontal) isolé et perpendiculaire à un deuxième ensemble d'électrodes (vertical). La maille du quadrillage délimite un espace où est disposée une petite électrode (électrode spot) de 10 à 500 pm de côté selon la taille du quadrillage. Au niveau de chaque maille du quadrillage seront disposés un ou deux transistors à effet de champ, tels que la grille du transistor soit reliée à l'électrode horizontale d'un côté de la maille, la borne entrante (source) du transistor à l'électrode verticale d'un côté de la maille et la borne sortante (gain) du transistor à l'électrode spot (figure 9).

En résumé, un quadrillage est obtenu tel que les mailles, définies par les électrodes horizontales et verticales, sont occupées par de petites électrodes spot. Les électrodes spot sont reliées à deux des quatre côtés de la maille par un ou deux transistors à effet de champ. Les sondes moléculaires sont greffées au niveau de chaque électrode spot. Les électrodes du jeu inférieur sont disposées en vis-à-vis de chaque colonne d' électrodes spot et parallèlement aux électrodes verticales du quadrillage supérieur. Chaque électrode du jeu inférieur est reliée à la masse. Le jeu d'électrodes non fonctionnalisées peut être remplacé par une plaque unique reliée à la masse.

En plaçant les électrodes horizontales sous tension, les grilles de tous les transistors sont alimentées, ce qui coupe le courant entre l'entrée etla sortie de tous les transistors; les électrodes spot sont donc isolées. En coupant le courant au niveau d'une seule électrode horizontale et en appliquant le courant et un champ électrique discontinu sur une électrode verticale unique, seul le transistor à l'intersection des deux électrodes laisse s passer le courant entre leur entrée et leur sortie. Un spot unique est mis sous tension, la variation d'impédance au niveau de l'électrode spot peut donc être déterminée sans être parasitée par les autres spots.' Dans un mode de réalisation particulier, le fonctionnement de la grille est inversé selon le transistor, c'est-à-dire le courant ne passe entre la source lo et le drain que si la grille est sous tension. Dans ces conditions, les lignes sont contrôlées en mettant les électrodes de grilles sous tension.

Dans un exemple spécifique, l'étape c) du procédé selon l'invention est réalisée au sein du réservoir du réseau de capillaires du dispositif selon l'invention.

L'ensemble billes magnétiques - sondes primaires - cibles moléculaires est dénaturé de manière contrôlée, dans le volume souhaité, afin de récupérer l'élua contenant les sondes primaires qui se sont auparavant liées spécifiquement, en particulier qui se sont hybridées.

II est alors possible d'introduire un champ magnétique dans l'un réservoir qui va recevoir les complexes cibles/sondes primaires fixées sur les billes. II peut s'agir soit d'un micro aimant statique fixé sur la paroi du réservoir opposé à l'électrode de réservoir, soit d'un solénoïde obtenu par dépôt de couche mince sur la même paroi (le champ magnétique étant produit par un courant alternatif dans le solénoïde).

Le champ magnétique permet de maintenir l'ensemble particule-cible moléculaire dans le réservoir. La température du système est augmentée afin de séparer, par exemple déshybrider, les sondes primaires et les cibles. La température du système est régulée globalement par un bainmarie ou dans une chambre calorimétrique et éventuellement, une régulation locale est obtenue par des résistances électriques introduites dans les réservoirs.

Le solénoïde a un double emploi de générateur de champ magnétique et de résistance chauffante.

Une fois les sondes primaires dénaturées et en solution dans le réservoir, elles se déplacent dans les capillaires et se lient, notamment s'hybrident 5 sur les spots.

Il convient d'adapter les températures du système de thermostat pour permettre l'hybridation des sondes primaires sur les spots. Une dénaturation chimique des sondes primaires sur les billes peut être réalisée. Dans ces conditions, il est nécessaire d'enlever les billes grâce à io l'aimant après dénaturation des hybrides et migration des sondes primaires au niveau de l'électrode courbe de réservoir. Pour permettre l'hybridation, le milieu doit être neutralisé.

La présente invention porte également sur un jeu de sondes primaires 15 représentant une réplique des cibles moléculaires à analyser comprenant: un jeu de sondes primaires de types différents,tel que décrit plus haut, des moyens pour séparer et des moyens pour récupérer les sondes primaires et les cibles moléculaires liées par liaison spécifique, de façon à obtenir un jeu de sondes primaires représentant une empreinte des cibles moléculaires à analyser.

LEGENDE DES FIGURES

La figure 1 illustre un exemple de variation de température appliquée au cours de la complexation (hybridation) sonde cible pour rendre la 25 reconnaissance plus spécifique entre les sondes et les cibles.

La figure 2 illustre un détecteur à lumière polarisée.

Coupe au niveau d'une électrode spot d'une Electro-Chip_2D.

Pour le greffage des sondes on utilise un guide de greffage pour guider et 3o orienter le greffage sur l'électrode. 3o

Le guide de greffage est obtenu soit par frottement du matériau constituant le guide avec un velours, soit par un moulage du matériau qui constituera le guide avec de courts fragments ADN simple brin déposés et peignés sur l'électrode spot. Les guides sont alors obtenus après abrasion du matériau et/ou élimination des fragments d'ADN.

La figure 3 illustre un exemple d'un jeu d'électrodes fonctionnalisées et greffées de sondes. Les électrodes en or ou en ITO sont gravées sur une lame de verre; les dépôts de sondes (spot ou unité d'hybridation) sont io effectués sur les électrodes.

La figure 4 illustre un assemblage des couples d'électrodes lignes. Les couples d'électrodes lignes sont obtenus en disposant deux lames gravées d'électrodes en vis-à-vis. Une des lames est fonctionnalisée, l'autre ne l'est pas.

La figure 5 illustre un réseau de capillaires à intercaler entre les deux jeux d'électrodes fonctionnalisées et non fonctionnalisées.

La figure 6 illustre un jeu d'électrodes fonctionnalisées, complété par les électrodes courbes de liaison et les électrodes de réservoir.

La figure 7 illustre un assemblage des deux jeux d'électrodes fonctionnalisées et non fonctionnalisés autour du réseau de capillaires.

La figure 8 illustre une séquence de charges appliquées aux électrodes pour faire migrer séquentiellement les cibles d'une électrode à l'autre, donc d'un spot à l'autre.

La figure 9 illustre un quadrillage remplaçant le jeu d'électrodes fonctionnalisées pour les mesures d'impédance en courant discontinu.

La figure 10 illustre l'accrochage des brins d'ADN à la paroi par évaporation. En s'évaporant, la goutte déposée va étirer vers le centre du spot.

La figure 11 illustre une électrode en ITO recouverte de sondes ADN simple brin étiré.

La figure 12 illustre une électrode en ITO hybridée avec un brin d'ADN complémentaire.

La figure 13 illustre différents traitements dénaturants. La fixation des nucléotides sur les électrodes d'ITO résiste aux différents traitements dénaturants les plus utilisés (NA OH 0.1M, SDS 10% , 95 c...), ce qui permet de régénérer la puce après usage.

La figure 14 illustre la réalisation de mesures. Une mesure d'impédance est réalisée, d'une part sur une électrode spot nue (figure 14.1) et d'autre part sur une électrode fonctionnalisée avec un simple brin ADN de 118 bases et obtenue par peignage d'un dépôt de 0.1 pl d'une solution d'ADN 1 M (figure 14.2). II apparaît que l'impédance est plus élevée pour l'électrode recouverte d'un ADN simple brin que pour une électrode recouverte d'un duplex d'ADN double brin (figure 14.3 et 14.4).

La figure 15 illustre la mesure des courants en fonction des tensions appliquées aux électrodes spots.

La figure 16 illustre la mesure des courants à une tension de 850 mV en fonction de la fréquence des tensions.

EXEMPLES:

3o L'électro-puce 2D (Electro-Chip 2D) permet d'identifier et de quantifier, sans marquage préalable, les séquences des bio-polymères constituant les sondes primaires éluées. Le dispositif se compose d'une matrice bidimensionnelle de sondes biologiques (jeu de sondes secondaires) organisées en spot, associée à deux jeux d'électrodes particuliers. La matrice est contrainte dans un réseau de capillaires parallèles connectés entre eux par deux réservoirs (un à chacune de leurs extrémités).

Le réseau de capillaires et le dispositif d'électrodes permet d'acheminer les cibles (sondes primaires éluées selon le procédé de l'invention) au niveau de chaque ligne de spot et de les concentrer à ce niveau grâce à une succession de champs électriques de confinements (contrôlés par le lo réseau d'électrodes) Ce dispositif permet la réduction du volume total de réaction en empêchant la diffusion passive des sondes.

Ceci permet donc de concentrer successivement la totalité des cibles au niveau de chaque ligne de spot de la matrice. La quantité limite de matériel nécessaire pour réaliser une expérience ne dépend alors que de la concentration locale des cibles au niveau d'une ligne de spots et non plus du volume total du réseau de capillaire. Ceci permet de diminution de matériel à utiliser, proportionnelle au rapport entre le volume de réaction d'une puce traditionnelle et le volume occupé par les sondes confinées au niveau d'une ligne de la matrice (jusqu'à 108 en théorie).

La quantification des sondes hybridées est faite par la mesure d'impédance du spot. De ce fait, il n'est plus nécessaire de marquer les cibles. La technologie de fabrication couplée à la géométrie particulière choisie pour les électrodes, permet d'augmenter la densité des spots pour passer d'un maximum de 800 à 20 000 - 30 000 spot sur une surface de moins de 18 cm'. De plus, les artéfacts de mesure dus aux changements de conformation des sondes sont minimisés par les contraintes stériques imposées à celles-ci lors de leur greffage sur la surface des électrodes. Pour réaliser le greffage contraint, nous avons mis au point un protocole de 3o greffage sur des alliages métallique transparent qui ne nécessitent pas de fonctionnalisation des sondes.

Exemple 1: Fixation des acides nucléiques sur des électrodes en ITO.

L'immobilisation des sondes moléculaires sur leur support doit être suffisamment forte pour résister aux différents traitements de dénaturation des acides nucléiques et aux éventuels champs électriques utilisés pour manipuler les sondes primaires. Dans le cadre de la mesure du taux d'hybridation des acides nucléiques par l'impédance, deux principaux problèmes ont été rencontrés, en plus de la géométrie des électrodes: 1) Des défauts locaux de structure dans les matériaux peuvent entraîner des résistances sporadiques d'une électrode à l'autre, causant des artéfacts sur la lecture de l'impédance, 2) La fonctionnalisation des électrodes pour greffer les molécules d'ADN peut perturber la mesure.

À ces problèmes, viennent s'ajouter les changements d'impédance en fonction de la conformation et de la taille des molécules d'acides nucléiques.

L'utilisation des alliages d'oxyde d'étain ou de zinc tel que: ITO, ATO, FTO, ZNO, permet de minimiser ces problèmes.

En effet, les méthodes de dépôt de ces alliages sont très standardisées et reproductibles, ce qui permet d'obtenir des électrodes avec très peu de défauts. Ces matériaux sont transparents et permettent des mesures optiques.

Enfin, la fonction phosphate PO32- est adsorbée à la surface des électrodes telles que l'ITO, de manière quasi irréversible. Les acides nucléiques étant naturellement riches en phosphate, ils sont adsorbés sur un dépôt d'ITO. De même, les protéines couplées à des fonctions phosphate peuvent être fixées sur de tels supports ou directement si elles possèdent des groupements électrophiles. Pour ce faire, les protéines telles que les anticorps, peuvent être couplées à des molécules comme 3o l'éthanolamine phosphorique, qui établit une fonction peptidique avec les protéines (éventuellement en présence de glutaraldéhyde) et qui est retenue sur les alliages d'ITO grâce à la fonction phosphate.

Un des protocoles possibles pour la fixation des sondes secondaires sur des électrodes d'ITO est le suivant.

Les électrodes d'ITO sont: 1) Plongées 20 minutes dans une solution d'ammoniaque et de peroxyde d'hydrogène.

to 2) Rincées à l'eau distillée.

3) Rincées avec du propan-2-ol.

4) Les sondes sont déposées en spot sur les électrodes d'ITO, en atmosphère humide.

5) La lame est ensuite mise dans une étuve à 50 C pour réaliser un peignage moléculaire de l'ADN.

En s'évaporant, la goutte déposée va étirer vers le centre du spot les brins d'ADN accrochés à la paroi tel que décrit à la figure 10.

L'ITO étant très électrophile, il est nécessaire d'isoler par un procédé d'encapsulation les parties des électrodes qui n'ont pas reçu de greffage de sondes, afin d'éviter tout accrochage non spécifique de cibles ou de sondes primaires. Par exemple, un film de poly-pyrrole peut être utilisé. Le film est réalisé en mettant les électrodes greffées sous tension en présence d'une solution de pyrrole. Le pyrrole polymérise spontanément sous l'action du courant et isole les parties libres des électrodes. Les électrodes peuvent également êtres saturées par un petit oligonucléotide qui ne peut pas s'hybrider de manière stable avec les cibles, par exemple un trimer ATA ou TAT... Un réseau d'électrodes fonctionnalisées par de l'ADN simple brin est obtenu comme le montre la figure 11.

Ce réseau est capable d'hybrider de façon spécifique les sondes primaires des ARNm ou des ADNc tel que montré figure 12.

La fixation des nucléotides sur les électrodes d'ITO résiste aux différents traitements dénaturants les plus utilisés (NA OH 0.1M, SDS 10%, 95 c...), ce qui permet de régénérer la puce après usage (figure 13).

Une alternative est l'utilisation de sondes secondaires fonctionnalisées au pyrrole pour réaliser le greffage des sondes.

Il est possible d'utiliser directement des plaques ou des lames de microscope entièrement recouvertes d'ITO pour réaliser des matrices de sondes (nucléodide ou protéique) par dépôt direct selon le même procédé lo décrit pour les dépôts sur électrodes. Les puces obtenues sont des réseaux conventionnels utilisés de façon classique.

Exemple 2: Mesure d'impédance Une mesure d'impédance est réalisée, d'une part sur une électrode spot nue (figure 14.1) et d'autre part sur une électrode fonctionnalisée avec un simple brin ADN de 118 bases et obtenues par peignage d'un dépôt de 0.1 pl d'une solution d'ADN 1 M (figure 14.2).

Il apparaît que l'impédance est plus élevée pour l'électrode recouverte d'un ADN simple brin que pour une électrode recouverte d'un duplex d'ADN double brin (figure 14.3, 14.4; figure 15). La présence des acides nucléiques qui ne se sont pas hybridés ne modifie que très peu l'impédance mesurée sur l'électrode spot. L'impédance est essentiellement due aux molécules fixées à la surface d'une électrode d'ITO: l'impédance est plus forte pour les simples brins que pour les doubles brins (figure 16). Il est donc possible de réaliser des mesures dynamiques pour voir la cinétique d'hybridation.

Les différences d'impédances mesurées entre l'électrode spot nue, l'électrode spot recouverte d'ADN simple brin et l'électrode spot recouverte de duplex ADN/ADN dépend de la fréquence des champs (tension) et des courant électriques appliqués, ces différences permettent de quantifier le 3o taux d'hybridation (figure 16).

Exemple 3: Procédé de séparation et d'analyse appliqué aux protéines Le procédé peut être décliné pour être utilisé pour le dosage de différentes protéines et de leurs modifications dans un mélange provenant par exemple d'un extrait cellulaire.

E.1 Le procédé nécessite: io 4) Un ensemble de particules magnétiques (ou une surface) pouvant fixer de manière forte les protéines. Typiquement nous pouvons citer les billes ou les membranes de polystyrène, nylon, nitro-cellulose...

5) Un mélange stoechiométrique d'anticorps, où chaque type d'anticorps est lié de façon forte (covalente) avec une séquence spécifique d'acide nucléique: la séquence tag. La séquence tag se décompose en une ou deux séquences génériques susceptibles d'être coupées spécifiquement et en une séquence unique et spécifique pour chaque type d'anticorps. La séquence nucléotidique spécifique de l'anticorps signe ce dernier de manière nonéquivoque comme un code barres.

6) Une puce à oligonucléotides, où les sondes de chaque spot sont constituées d'une séquence complémentaire à la partie spécifique de la séquence tag d'un des types d'anticorps du mélange stoechiométrique d'anticorps. Typiquement, il pourra s'agir des puces à impédance décrites ci-dessus ou tout autre puce telle que l'ensemble des spots de la puce correspondent à l'ensemble des séquences tag utilisées (un spot par séquence tag). 3o

E.2 Principe de fonctionnement.

À partir d'un extrait cellulaire, les protéines sont fixées sur des particules magnétiques de polystyrène. Le polystyrène a la faculté d'adsorber de façon durable les protéines. Un excès de billes est utilisé par rapport à la concentration des protéines pour éviter toute saturation des billes, limitant ainsi les encombrements stériques. Selon l'étude souhaitée, les protéines sont ou non dénaturées. Les billes et les protéines fixées sont alors: 4) précipitées par un champ magnétique, 5) isolées du surnageant, 6) rincées et reprises dans un tampon salin.

Les billes sont ensuite saturées par des protéines inertes pour le système étudié. Par exemple, l'albumine sérique de bovin (pour les études non bovines), des protéines de petites tailles exogènes à l'espèce étudiée comme l'inhibiteur de Kunixt ou encore des acides aminés à chaîne aliphatique comme la leucine sont utilisés. Les étapes 1 à 3 sont de nouveau réalisées. Puis l'ensemble, billes saturées - protéines fixées est mis à complexer avec le mélange équimolaire d'anticorps tagués. Les anticorps se fixent spécifiquement sur leurs protéines cibles immobilisées sur les billes. La quantité de chaque type d'anticorps fixé est proportionnelle à la quantité de chaque type de protéines adsorbées sur les billes. Pour diminuer l'encombrement stérique, les anticorps peuvent êtres substitués par des fragments d'anticorps (ou hémi-anticorps) obtenus par une digestion par la papaïne. Chaque hémi-anticorps est tagué par une séquence d'acide nucléique. Les étapes 1 à 3 sont de nouveau réalisées. Les anticorps (ou hémi anticorps) qui ont réagi sont donc isolés et séparés de ceux qui n'ont pas réagi. Le tag d'acides nucléiques est coupé grâce à la séquence de coupure introduite. II peut s'agir par exemple d'une séquence palindromique ou de la séquence cible d'un abzyme... Dans le cas d'une séquence palindromique, deux solutions particulières peuvent être citées: É La séquence palindromique est introduite entre l'anticorps et la séquence tag spécifique. Pour séparer la séquence tag de l'anticorps, il suffit d'introduire dans le milieu une séquence complémentaire de la séquence de coupure avec l'enzyme de restriction correspondante, ce qui permet de séparer l'anticorps de la séquence tag spécifique.

É Deux séquences de coupure sont introduites respectivement entre l'anticorps et la séquence tag spécifique, et à la fin de la séquence tag, de telle sorte que ces deux séquences soient complémentaires l'une de l'autre. En s'hybridant, elles forment le site de coupure spécifique pour une enzyme qui est ultérieurement introduite dans le milieu. Les séquences tags spécifiques sont alors libérées en solution.

Une fois séparées des anticorps, les séquences tags fournissent un mélange d'oligonucléotides en solution dont les quantités sont proportionnelles à celles des types des anticorps retenus sur les billes, et donc proportionnelles aux différentes protéines et à leurs modifications présentes dans l'extrait cellulaire analysé. Le mélange de nucléotides obtenu peut être analysé sur une puce à ADN classique ou une puce telle que décrite précédemment.

Il est possible avec ce procédé de réaliser une étude différentielle entre les protéines de deux extraits cellulaires différents (sans avoir à marquer directement les protéines). Les tags des anticorps du premier extrait sont marqués avec des marqueurs fluorescents d'une couleur (par exemple cy3) et les tag des anticorps du deuxième extrait sont marqués avec des marqueurs fluorescents d'une autre couleur (par exemple cy5). Chacun des extraits est traité comme décrit ci-dessus, puis les mélanges de tags représentatifs recueillis pour chaque extrait sont réunis volume à volume et hybridés sur une puce. La lecture de la puce pour chaque couleur fournit le différentiel entre les protéines des deux extraits.

E.3 Marquage des anticorps Les anticorps sont marqués par des tags d'acide nucléique.

Par exemple:

É a= 5'NH2(x)n(y)m3' (éventuellement 5'NH2(zi)p(x)n(y)m3') É R=5'NH2(x) n(y)m(x)n3'.(éventuellement5'NH2(zi)p(x)n(y)m(x)n(zj)p3) La fonction amine NH2 permet de fixer la séquence nucléotidique sur l'anticorps avec un agent pontant tel que le glutaraldéhyde et/ou l'éthanolamine... Le polymère d'acide nucléique peut éventuellement être directement être fixé sur l'anticorps grâce à sa fonction amine.

(x)n est une séquence de n nucléotides capable de former un palindrome tel que: (x)n =5'CCCGGG3' coupé par l'enzyme de restriction Srfl is (x)n =5'TACGTA3' coupé par l'enzyme de restriction SmaB I (x) n=5'AATAAT3' coupé par l'enzyme de restriction Sspl (x)n=5'TTTAAA3' coupé par l'enzyme de restriction Dra I...

De manière générale, toutes les enzymes de restriction à coupure franche 20 conviennent. Les sites de restriction à plus faible Tm sont toutefois préférés.

Deux solutions sont possibles: É a) La formation du palindrome de coupure est réalisée entre une 25 séquence intra tag et une séquence libre (x)n (éventuellement (x)n(zj)n) ajoutée au système en même temps que l'enzyme de coupure, pour former le palindrome de coupure, É F3) Le palindrome est intra moléculaire, la séquence (x)n est alors introduite au début et à la fin du tag.

La séquence (y)m est une séquence d'acide nucléique spécifique à un type d'anticorps donné (comprenant de 7 à 100 nucléotides). Elle agit comme un code barre moléculaire et permet de compter le nombre et le type des anticorps qui se sont complexés. I0

Les séquences z minimisent les arrangements intempestifs entre séquences palindromiques intra ou inter tag. Par exemple, les séquences z sont définies telles que: (zi)p=5'CACACACA3' (zj)p=5'TGTGTGTG3'.

L'environnement des séquences palindromiques est rendu asymétrique par les séquences zi et zj, ce qui augmente donc la spécificité des coupures.

Une alternative à l'utilisation d'un site de restriction pour séparer le tag de l'anticorps consiste à utiliser un tag d'acide nucléique double brin complémentaire fixé à l'anticorps par l'une des deux extrémités d'un des brins. Une fois les complexes anticorps/protéines fixés aux billes et isolés, la dénaturation des tags fournit un mélange d'oligonucléitides libres en solution, la quantité d'oligonucléotides étant proportionnel aux anticorps retenus sur les billes. Il suffit alors d'analyser ce mélange sur une puce, tel que d'écrit ci-dessus.

Exemple 4: procédé mixte d'identification et de quantification protéine/ARNm Il est possible de réaliser comme décrit en E et A un isolement successif des protéines et des ARNm d'une cellule et d'obtenir deux mélanges de polymères d'acides nucléiques, sonde primaire et tag, respectivement représentatif des ARNm et des protéines produits dans une cellule. Ces mélanges sont hybridés sur une puce (éventuellement deux puces: une pour les ARNm et une autre pour les protéines) permettant d'évaluer en une analyse pour un même lot cellulaire les ARNm et les protéines. 3o

Claims (52)

REVENDICATIONS

1-Procédé d'analyse de cibles moléculaires contenues dans un mélange complexe comprenant: a. la mise en contact du mélange de cibles moléculaires à analyser avec un jeu de sondes primaires de types différents, chaque type de sonde primaire composant le jeu étant susceptible de se lier par lo liaison spécifique à un type de cible parmi les cibles moléculaires, dans des conditions permettant la liaison spécifique entre lesdites cibles moléculaires et lesdites sondes primaires, b. éventuellement l'élimination des sondes primaires non spécifiquement liées avec une cible moléculaire, c. la séparation des cibles moléculaires et des sondes primaires liées par liaison spécifique dans un complexe sonde-cible, de façon à récupérer le jeu de sondes primaires représentant une empreinte des cibles moléculaires à analyser, d. l'analyse, notamment quantitative, des sondes primaires éluées à l'étape c.

2- Procédé d'analyse de cibles moléculaires selon la revendication 1, dans lequel l'étape a) de mise en contact du mélange de cibles moléculaires avec le jeu de sondes primaires et de liaison spécifique pour former des complexes sonde-cible est réalisée en solution.

3-Procédé d'analyse de cibles moléculaires selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel les cibles moléculaires du mélange sont fixées sur des particules, par exemple des particules magnétiques, avant d'être mises en contact avec le jeu de sondes primaires.

4- Procédé d'analyse de cibles moléculaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les cibles moléculaires sont des acides nucléiques.

5- Procédé d'analyse de cibles moléculaires selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 3, dans lequel les cibles moléculaires sont des polypeptides ou sont à la fois des acides nucléiques et des polypeptides.

6-Procédé d'analyse de cibles moléculaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les sondes primaires du jeu de sondes sont constituées par un polynucléotide, ou comprennent une partie io polynucléotidique.

7-Procédé d'analyse de cibles moléculaires selon la revendication 6, dans lequel le polynucléotide est spécifique d'un unique type de cible dans le mélange.

8-Procédé d'analyse de cibles moléculaires selon la revendication 6 ou 7, dans lequel les sondes primaires du jeu de sondes comprennent une partie polypeptidique associée à un polynucléotide, chaque type de sonde primaire étant capable, par le biais de sa partie polypeptidique, de reconnaître et de lier de façon spécifique un type unique de cibles moléculaires polypeptidiques, la partie polynucléotidique de chaque type de sonde (appelée tag) étant en outre spécifique d'un type unique de cible moléculaire.

9-Procédé d'analyse de cibles moléculaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'étape a) est réalisée par mélange d'un excès de sondes primaires avec les cibles moléculaires.

10-Procédé d'analyse de cibles moléculaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'étape d'élimination des sondes primaires non spécifiquement liées avec les cibles moléculaires est effectuée après l'étape de séparation des sondes primaires contenues dans des complexes sonde-cible, préalablement à l'étape d'analyse des sondes primaires séparées.

11-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la séparation des sondes primaires et des cibles moléculaires pendant l'étape c) est obtenue en immobilisant initialement les cibles sur des particules magnétiques, et en appliquant un champ magnétique pour séparer les entités cibles-particules magnétiques des complexes sonde-cible et récupérer les sondes primaires des complexes, après les avoir séparées.

12-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la séparation des sondes primaires et des cibles moléculaires pendant io l'étape c) est obtenue en immobilisant initialement les cibles moléculaires sur des particules, et en réalisant une centrifugation pour récupérer les sondes primaires, après les avoir séparées.

13-Procédé d'analyse de cibles moléculaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel l'analyse des sondes primaires ayant lié spécifiquement des cibles moléculaires est une analyse quantitative de leur partie polynucléotidique.

14-Procédé d'analyse de cibles moléculaires selon la revendication 13, dans lequel l'analyse quantitative des parties polynucléotidiques des sondes primaires est effectuée au moyen d'un jeu de sondes polynucléotidiques dites secondaires, chaque type de sonde secondaire étant spécifique d'un unique type de sonde primaire.

15-Procédé selon la revendication 14, dans lequel l'analyse des sondes primaires séparées à l'étape c) comprend: e. la mise en contact des sondes primaires séparées à l'étape c) avec des sondes secondaires de types différents, chaque type de sonde secondaire étant susceptible de se lier par liaison spécifique par hybridation à la partie polynucléotidique des sondes primaires, f. la détermination des cibles moléculaires à partir de la détection, et/ou de la récupération et/ou de l'analyse de la partie polynucléotidique des sondes primaires hybridées aux sondes secondaires.

16-Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'étape e) est s réalisée en faisant circuler les sondes primaires sur les sondes secondaires immobilisées sur un support, par diffusion simple des sondes primaires ou par application de potentiels électriques.

17-Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'application de potentiels électriques est réalisée par au moins un réseau d'électrodes.

io 18- Procédé d'analyse de cibles moléculaires selon l'une quelconque des revendications 6 à 17, caractérisé. en ce que les polynucléotides des sondes du jeu de sondes primaires ont tous une taille homogène, de préférence identique, et ont chacun une séquence déterminée pour obtenir des sondes primaires différentes les unes des autres.

19-Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que la liaison spécifique entre les cibles moléculaires et les sondes primaires est une hybridation entre des séquences nucléotidiques complémentaires et en ce que la séparation des hybrides formés entre des sondes primaires et des cibles moléculaires est obtenue par dénaturation contrôlée par élévation de la température.

20-Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 19, caractérisé en ce que l'on utilise au moins un détecteur pour mesurer les variations d'impédance liées à l'hybridation des parties polynucléotidiques des sondes primaires et secondaires.

21- Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 19, caractérisé en ce que l'on utilise au moins un détecteur pour mesurer les variations de lumière polarisée induites par l'hybridation des parties polynucléotidiques des sondes primaires et secondaires.

22-Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 19, caractérisé 30 en ce que l'on utilise au moins un détecteur pour mesurer l'intensité de fluorescence liée à l'hybridation des parties polynucléotidiques des sondes primaires et secondaires.

23-Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 19, caractérisé en ce que l'on utilise au moins un détecteur pour mesurer par SPR l'hybridation des parties polynucléotidiques des sondes primaires et secondaires.

24-Procédé selon l'une quelconque des revendications 4, 6 à 23 caractérisé en ce que les cibles moléculaires à analyser sont des io séquences nucléiques représentatives d'un transcriptome.

25-Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 23, caractérisé en ce que les cibles moléculaires à analyser constituent un protéome.

26-Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 23, caractérisé en ce que l'étape a) comprend la mise en contact du mélange susceptible de comprendre des protéines à analyser avec un jeu de sondes primaires de types différents, constituées par un jeu d'anticorps ou de fragments d'anticorps comprenant un site de fixation à un antigène, liés chacun avec une séquence d'acide nucléique spécifique appelée séquence tag, chaque type d'anticorps ou de fragment d'anticorps composant le jeu étant susceptible de reconnaître un type unique de protéines à analyser, dans des conditions permettant la liaison spécifique entre lesdites protéines et lesdits anticorps ou fragments d'anticorps.

27-Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que l'étape c) comprend la séparation des protéines et des anticorps ou fragments d'anticorps liées par liaison spécifique, puis la séparation de chaque anticorps ou fragment d'anticorps et de sa séquence tag spécifique, de façon à récupérer le jeu de séquences tag représentant une empreinte des protéines à analyser.

28-Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce que l'étape d) d'analyse comprend la mise en contact des séquences tag séparées à l'étape c) avec des sondes secondaires de types différents, chaque type de sonde secondaire étant susceptible de se lier par liaison spécifique à un type de séquence tag.

29-Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce que l'étape e) comprend la détection quantitative des protéines à partir de la détection, et/ou de la récupération et/ou de l'analyse des séquences tag liées aux sondes secondaires.

io 30-Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 23 et 25 à 28, caractérisé en ce que les séquences tag ont toutes une masse différente et en ce que l'on utilise au moins un spectromètre de masse pour analyser les séquences tag.

31-Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 23 et 25 à 28, caractérisé en ce que les séquences tag ont toutes une taille différente et en ce que l'on analyse les séquences tag par électrophorèse.

32-Dispositif pour l'exécution du procédé selon l'une quelconque des 20 revendications 14 à 29, caractérisé en ce qu'il comprend: - un réseau de capillaires permettant la circulation de sondes primaires, -une matrice de sondes secondaires organisées en spots, la matrice étant disposée de telle sorte qu'elle est en contact avec le réseau de capillaires, -un réseau d'électrodes dites fonctionnalisées, sur lequel sont fixées les sondes secondaires, ce réseau étant disposé de telle sorte que chaque ligne de spot de la matrice de spots est fixée sur une des électrodes fonctionnalisées dudit réseau.

33-Dispositif selon la revendication 32 caractérisé en ce qu'il comprend en 30 outre un réseau d'électrodes dites non fonctionnalisées, ce réseau étant disposé de telle sorte que le réseau de capillaires se situe entre les deux réseaux d'électrodes.

34-Dispositif selon la revendication 32 ou 33 caractérisé en ce qu'il permet l'analyse des cibles moléculaires par le biais de l'analyse des sondes 5 primaires.

35-Dispositif selon la revendication 34, caractérisé en ce qu'il permet la mesure les variations d'impédance liées à l'hybridation des sondes primaires et secondaires.

36-Dispositif selon la revendication 34 caractérisé en ce qu'il comprend en 10 outre des moyens pour mesurer l'intensité de fluorescence liée à l'hybridation des sondes primaires et secondaires.

37-Dispositif selon la revendication 34 caractérisé en ce qu'il permet le mesurer par SPR l'hybridation des sondes primaires et secondaires.

38-Dispositif selon la revendication 34 caractérisé en ce qu'il permet la 15 mesure de la variation de la lumière polarisée induite par la formation des hybrides sonde primaire-sonde secondaire.

39-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 32 à 35, caractérisé en ce que les électrodes sont gravées en couche mince sur un matériau isolant.

40-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 32 à 39, caractérisé en ce que le jeu d'électrodes fonctionnalisées est situé audessus du réseau de capillaires et en ce que le jeu d'électrodes non fonctionnalisées est situé en dessous du réseau de capillaires.

41-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 32 à 39, caractérisé en ce que le jeu d'électrodes fonctionnalisées est situé en dessous du réseau de capillaires et en ce que le jeu d'électrodes non fonctionnalisées est situé au-dessus du réseau de capillaires.

42-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 32 à 41, caractérisé en ce que chaque spot des électrodes fonctionnalisées est dans chaque capillaire du réseau de capillaires.

43-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 32 à 42, 5 caractérisé en ce qu'il comprend en outre un réservoir à chaque extrémité du réseau de capillaires.

44-Dispositif selon la revendication 42, caractérisé en ce que le réservoir comporte une électrode, dite électrode de réservoir.

45-Dispositif selon la revendication 42, caractérisé en ce que l'électrode de io réservoir contenue dans chaque réservoir est située dans le même plan que les électrodes fonctionnalisées.

46-Dispositif selon la revendication 44 ou 45, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une première et une deuxième électrodes de liaison supplémentaires situées respectivement entre la première électrode de réservoir et la première électrode fonctionnalisée, et entre la deuxième électrode de réservoir et la dernière électrode fonctionnalisée, de telle sorte que les distances les plus courtes entre chaque électrode de liaison et l'électrode de réservoir correspondante sont identiques en tout point des électrodes.

47-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 43 à 46, caractérisé en ce que le second réservoir est formé par au moins un canal transversal, qui est relié en amont à l'ensemble des capillaires du réseau de capillaires et en aval au détecteur.

48-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 43 à 47, 25 caractérisé en ce que chaque réseau de capillaires est creusé dans l'épaisseur d'une plaque d'un matériau approprié.

49-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 32 à 48, caractérisé en ce que l'un des réseaux d'électrodes est formé par un quadrillage de type lignes, colonnes d'électrodes.

50-Dispositif selon la revendication 49, caractérisé en ce que l'autre réseau d'électrodes est relié à la masse.

51-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 32 à 50, caractérisé en ce que le réseau d'électrodes fonctionnalisées est formé par un quadrillage de type lignes, colonnes d'électrodes, dans lequel, à chaque intersection entre une électrode ligne et une électrode colonne, une électrode spot sera reliée à une ligne et une colonne par l'intermédiaire d'un transistor à effet de champ.

io 52-Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 31, caractérisé en ce qu'il comprend: éventuellement un ensemble de particules, par exemple de particules magnétiques, pouvant fixer de manière forte les cibles moléculaires d'acides nucléiques et/ou de protéines du mélange à analyser; un jeu de sondes primaires de types différents, en solution, lesdites sondes étant constituées par un polynucléotide ou comprenant un polynucléotide spécifique de chaque sonde, chaque type de sonde primaire composant le jeu est susceptible de se lier par liaison spécifique à un type de cible moléculaires à analyser, lorsque lesdites sondes primaires et lesdites cibles moléculaires sont mises en contact, et le cas échéant, - des moyens pour séparer et des moyens pour récupérer les sondes primaires et les cibles moléculaires liées par liaison spécifique, de 25 façon à obtenir un jeu de sondes primaires représentant une empreinte des cibles moléculaires à analyser et/ou le cas échéant, un jeu de sondes secondaires capables de reconnaître spécifiquement les parties polynucléotidiques des sondes primaires du jeu de sondes primaires.

53-Dispositif selon la revendication 52, caractérisé en ce que les moyens pour déshybrider les sondes primaires et les cibles moléculaires sont capables d'augmenter la température.

54-Dispositif selon la revendication 52 ou 53, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'analyse quantitative des sondes primaires séparées des cibles moléculaires, par exemple des moyens selon les revendications 32 à 50.

55-Jeu de sondes primaires convenant pour l'analyse des cibles moléculaires dans un mélange complexe, comprenant une population de sondes primaires de types différents, en solution, dans laquelle: -chaque type de sonde primaire est différent des autres types de sondes primaires du jeu de sondes, io - chaque type de sonde primaire est susceptible de se lier, par liaison spécifique, à un unique type de cible moléculaire à analyser, lorsque lesdites sondes primaires et lesdites cibles moléculaires sont mises en contact, - chaque type de sonde primaire est (i) un polynucléotide ou (ii) comprend un polynucléotide associé à une partie polypeptidique capable de lier spécifiquement un unique type de cible moléculaire du mélange complexe, chaque polynucléotide étant différent des polynucléotides de toutes les sondes primaires du jeu de sondes, soit par l'enchaînement des nucléotides qui le compose, soit par sa taille, soit par sa masse, chacun des polynucléotides étant connu respectivement par sa séquence, par sa taille ou par sa masse, au sein du jeu de sondes.