FR2950699A1 - Dispositif a usage unique pour la detection de particules d'interet, telles que des entites biologiques, systeme de detection comprenant ledit dispositif et procede de mise en oeuvre - Google Patents

Dispositif a usage unique pour la detection de particules d'interet, telles que des entites biologiques, systeme de detection comprenant ledit dispositif et procede de mise en oeuvre Download PDF

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Wilfrid Herve Boireau
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Lionel Pazart
Christian Louis Davrinche
Serge Piranda
Jean Francois Maurice Louis Delforge
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Abstract

L'invention propose de réaliser un dispositif à usage unique, comprenant l'ensemble des réactifs nécessaires pour la détection d'une ou plusieurs particules d'intérêt, et pouvant être intégré dans un système de détection incorporant des moyens simples de gestion automatique des fluides. A cette fin, l'invention a pour objet un dispositif à usage unique pour la détection d'une ou plusieurs particules d'intérêt présentes dans un échantillon de liquide, comprenant un support muni : - d'une chambre de capture de la ou des particules d'intérêt à détecter ; - d'un canal fluidique reliant, en amont, la chambre de capture : o à un réservoir de solution tampon ; o à un moyen d'injection de l'échantillon de liquide ; o à un réservoir de sondes de marquage susceptibles de se fixer à la ou aux particules d'intérêt à détecter ; et - d'un canal fluidique reliant, en aval, la chambre de capture à un réservoir de récupération des liquides susceptibles de s'écouler, en utilisation, depuis la chambre de capture.

Description

DISPOSITIF À USAGE UNIQUE POUR LA DÉTECTION DE PARTICULES D'INTÉRÊT, TELLES QUE DES ENTITÉS BIOLOGIQUES, SYSTÈME DE DÉTECTION COMPRENANT LEDIT DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE MISE EN OEUVRE., L'invention se rapporte à un dispositif à usage unique pour la détection de particules d'intérêt, telles que des entités biologiques, à un système de détection comprenant ledit dispositif et à un procédé de mise en oeuvre. Le dispositif à usage unique comprend une partie spécifique à l'entité biologique à détecter. Le système de détection comprend une partie de détection adaptable au type de dispositif à usage unique utilisé. Actuellement, le développement de systèmes embarqués, permettant une détection rapide de particules d'intérêt telles que des agents pathogènes ou autres entités biologiques, est en plein essor. Un appareil embarqué est un dispositif autonome qui assure une tâche prédéfinie. Il doit être facilement transportable, consommer suffisamment peu d'énergie pour pouvoir fonctionner sur une batterie autonome, et il doit présenter un temps de réponse le plus court possible.
En outre, sa mise en oeuvre doit être économique tout en assurant une hygiène irréprochable et des résultats sûrs. Actuellement, la détection d'entités biologiques (principalement protéines et virus), est effectuée au moyen de dispositifs massifs devant être localisés dans des laboratoires spécifiques. Cette détection prend plusieurs jours et rend certaines tâches très contraignantes. Les techniques principalement utilisées sont I'ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay ou dosage immunoenzymatique sur support solide en français), la PCR (polymerase chain reaction ou réaction en chaîne par polymérase en français) ou l'immuno-PCR et les systèmes à résonance plasmon de type Biacore.
Ces systèmes sont massifs et/ou onéreux et ils ne sauraient en aucun cas être utilisés de manière nomade. Néanmoins, quelques essais de miniaturisation ont été proposés. Parmi ces essais, on peut citer le système mis au point par Ymeti et ses collègues (A. YMETI, J. GREVE, P.V. LAMBECK et al., "Fast, ultrasensitive virus detection using a Young interferometer sensor". Nano letters [en ligne]. 2006, vol. 0, n°0, pp A-D.) Ce système est basé sur le phénomène d'interférence de deux rayons lumineux issus d'une même source (laser monochromatique).
Le dispositif décrit dans cet article comprend au moins deux guides d'ondes. À la surface de l'un des guides, sont disposés des anticorps complémentaires du virus à détecter. Puis, les deux faisceaux lumineux sont envoyés dans les guides d'ondes. L'un des guides n'est pas modifié par la présence de virus, tandis que dans l'autre, la présence de virus fixés aux anticorps modifie légèrement la vitesse de propagation de la lumière. Les interférences à la sortie sont alors imagées sur une caméra puis analysées (traitement par transformation de Fourier). Ce dispositif est rapide, sensible et facile d'utilisation. Il présente, en outre, l'avantage de ne pas nécessiter le marquage des 20 molécules. Cependant, la technique interférométrique proposée repose sur la préparation de guides d'ondes optiques dont la fabrication est délicate et coûteuse (micro-technologie en salle blanche). De plus, l'analyse du signal interférométrique enregistré sur le capteur CCD de la caméra peut se révéler 25 extrêmement délicate dans le cas d'un système multi-détection simultanée. Enfin, aucune mention n'est faite de la gestion des différents fluides nécessaires à la détection. Cet article décrit donc un dispositif de principe, onéreux et incompatible avec les exigences d'un appareil embarqué performant. 30 L'objectif de la présente invention est donc de proposer un appareil embarqué fiable, économique et permettant une détection rapide et
précise, sans nécessiter de connaissances techniques particulières pour l'utiliser. Pour cela, l'invention propose de réaliser un dispositif suffisamment économique pour être à usage unique, comprenant l'ensemble des réactifs nécessaires pour la détection d'une ou plusieurs particules d'intérêt, et pouvant être intégré dans un système de détection incorporant des moyens simples de gestion automatique des fluides. A cette fin, l'invention a pour objet un dispositif à usage unique pour la détection d'une ou plusieurs particules d'intérêt présentes dans 10 un échantillon de liquide, comprenant un support muni : - d'une chambre de capture de la ou des particules d'intérêt à détecter ; - d'un canal fluidique reliant, en amont par rapport au sens d'écoulement en utilisation, la chambre de capture 15 o à un réservoir de solution tampon ; o à un moyen d'injection de l'échantillon de liquide ; o à un réservoir de sondes de marquage susceptibles de se fixer à la ou aux particules d'intérêt à détecter ; et - d'un canal fluidique reliant, en aval par rapport au sens d'écoulement 20 en utilisation, la chambre de capture à un réservoir de récupération des liquides susceptibles de s'écouler, en utilisation, depuis la chambre de capture. Grâce au système embarqué selon l'invention, l'usage unique permet d'assurer une hygiène irréprochable et des résultats sûrs. En outre, la 25 gestion automatique des fluides pré-intégrés au dispositif permet une mise en oeuvre rapide, y compris par un personnel non spécialisé. Le dispositif et le système décrits par la suite peuvent être utilisés pour tout agent pathogène fixé à une surface par un lien spécifique ligand-lié et révélé par fixation d'une sonde permettant une mesure (optique, 30 magnétique, etc...). Pour chaque agent, il conviendra d'adapter le système
(type de fluide, type de sonde(s), volumes des fluides, gestion des fluides, type de détection, ligand-lié, etc.). Selon d'autres modes de réalisation : • le support peut comprendre, en outre, un réservoir de l'échantillon de liquide, agencé en aval du moyen d'injection de l'échantillon et en amont de la chambre de capture ; • le réservoir de solution tampon et le réservoir de sondes de marquage peuvent présenter une structure de mise sous pression adaptée pour permettre l'écoulement, en utilisation, de la solution tampon et des sondes de marquage vers la chambre de capture via le canal fluidique amont ; • le réservoir de l'échantillon peut présenter une structure de mise sous pression adaptée pour permettre l'écoulement, en utilisation, de l'échantillon vers la chambre de capture via le canal fluidique amont ; • le réservoir de solution tampon et le réservoir de sondes de marquage peuvent être en un matériau suffisamment souple pour être déformé par une pression extérieure, entre un volume de stockage et un volume d'éjection ; • le réservoir de l'échantillon peut être e n un matériau suffisamment souple pour être déformé par une pression extérieure, entre un volume de stockage et un volume d'éjection ; • le réservoir de solution tampon et le réservoir de sondes de marquage peuvent être en un matériau suffisamment rigide pour permettre, en utilisation, une surpression intérieure suffisante pour chasser respectivement la solution tampon et les sondes de marquage vers la chambre de capture ; • le réservoir de l'échantillon peut être e n un matériau suffisamment rigide pour permettre, en utilisation, une surpression intérieure suffisante pour chasser l'échantillon vers la chambre de capture ; • le matériau suffisamment rigide peut comprendre une membrane en un matériau étanche conservant son étanchéité après avoir été percé,
choisi de préférence parmi un polymère de silicone, tel que le polydiméthylsiloxane (PDMS), du polyméthylmétacrylate (PMMA), du Polychlorure de vinyle (PVC), et du Tygon® ; • le moyen d'injection de l'échantillon de liquide peut comprendre une membrane en un matériau étanche conservant son étanchéité après avoir été percé, choisi de préférence parmi un polymère de silicone, tel que le polydiméthylsiloxane (PDMS), du polyméthylmétacrylate (PMMA), du Polychlorure de vinyle (PVC), et du Tygon® ; • le réservoir de solution tampon, le réservoir de l'échantillon et le réservoir de sondes de marquage peuvent présenter une valve anti retour sensible à la pression, permettant, en utilisation, une ouverture de la valve lorsqu'une pression seuil est appliquée ; • le réservoir de récupération peut présenter un volume au moins égal à la somme des volumes du réservoir de solution tampon, du réservoir secondaire de l'échantillon liquide et du réservoir de sondes de marquage ; et/ou • la chambre de capture peut présenter : - au moins une surface fonctionnalisée avec des ligands, fixés sur ladite surface, et susceptibles de s'associer spécifiquement à la ou aux particules d'intérêt à détecter ; et - au moins une surface adaptée pour permettre, en utilisation, la détection des sondes de marquage fixées à la ou aux particules d'intérêt qui se sont associées spécifiquement aux ligands. L'invention se rapporte également à un système de détection d'une ou plusieurs particules d'intérêt présentes dans un échantillon de liquide, ledit système étant muni d'un boîtier comprenant : - un réceptacle adapté pour recevoir un dispositif à usage unique précédent ; - un moyen de mise sous pression du réservoir de solution tampon et du réservoir de sondes de marquage ; et - un moyen de détection des sondes de marquage.
Selon d'autres modes de réalisation : • le système de détection peut comprendre, en outre, un moyen de mise sous pression du réservoir de l'échantillon ; • le système de détection peut comprendre un réceptacle adapté pour recevoir un dispositif à usage unique précédent, et dans lequel le moyen de mise sous pression est un dispositif mécanique, électromécanique, pneumatique ou hydraulique, adapté pour déformer les réservoirs ; • le système de détection peut comprendre un réceptacle adapté pour recevoir un dispositif à usage unique précédent, et dans lequel le moyen de mise sous pression comprend un moyen d'injection d'un fluide sous pression dans les réservoirs ; et/ou • le système de détection peut comprendre, en outre, une cassette amovible adaptée pour recevoir le support d'un dispositif à usage unique précédent, et destinée à être insérée dans le réceptacle. L'invention se rapporte également à un procédé de mise en oeuvre d'un dispositif à usage unique précédent, comprenant les étapes suivantes : a) injection de l'échantillon vers la chambre de capture, pour piéger les particules d'intérêt à détecter ; b) évacuer l'échantillon vers le réservoir de récupération des liquides ; c) provoquer l'écoulement de la solution tampon, depuis son réservoir vers la chambre de capture, pour rincer ladite chambre des particules non piégées ; d) évacuer la solution tampon vers le réservoir de récupération des liquides ; e) provoquer l'écoulement des sondes, depuis leur réservoir vers la chambre de capture, pour qu'elles se fixent sur les particules d'intérêt piégées dans la chambre de capture ; f) évacuer les sondes vers le réservoir de récupération des liquides ;
g) provoquer l'écoulement de la solution tampon, depuis son réservoir vers la chambre de capture, pour rincer ladite chambre des sondes non fixées ; h) évacuer la solution tampon vers le réservoir de récupération des liquides ; i) mesurer la présence ou l'absence des sondes, et donc des particules d'intérêt à détecter. Selon d'autres modes de réalisation : • les étapes a) à d) peuvent être réalisées de manière séquentielle jusqu'à ce que tout l'échantillon ait été injecté dans la chambre de capture ; • les étapes e) à h) peuvent être réalisées de manière séquentielle jusqu'à ce que toutes les sondes aient été injectées dans la chambre de capture ; • les étapes a), c), e) et g) peuvent être réalisées par déformation, respectivement, du réservoir de l'échantillon de liquide, du réservoir de solution tampon et du réservoir de sondes ; et/ou • les étapes a), c), e) et g) peuvent être réalisées par mise sous pression, respectivement, du réservoir de l'échantillon de liquide, du réservoir de solution tampon et du réservoir de sondes. D'autres caractéristiques de l'invention seront énoncées dans la description détaillée ci-après, faite en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1, une vue schématique en plan d'un premier mode de réalisation d'un dispositif à usage unique selon l'invention ; - La figure Ibis, une vue schématique en plan d'une variante du mode de réalisation de la figure 1 ; - la figure 2, une vue schématique en plan d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif à usage unique selon l'invention ; la figure 3, une vue schématique en plan d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif à usage unique selon l'invention
- les figures 4 à 9, des vues schématiques en perspective de la mise en oeuvre d'un premier mode de réalisation d'un système de détection selon l'invention ; et - les figures 10 à 12, des vues schématiques en perspective de la mise en oeuvre d'un deuxième mode de réalisation d'un système de détection selon l'invention. - la figure 13, une vue schématique en perspective d'un quatrième mode de réalisation d'un dispositif à usage unique selon l'invention ; - la figure 14, une vue schématique en perspective d'un agrandissement du dispositif de la figure 13. Le système de détection selon l'invention est illustré par la détection du Cytomegalovirus chez le nourrisson mais il peut être utilisé pour la détection de toute particule capable de se lier spécifiquement à un ligand fixé sur une surface de capture et d'être révélé par fixation d'une sonde de marquage spécifique. Le système de détection selon l'invention n'est pas limité aux seules réactions d'immuno-captures mais il peut également être utilisé pour générer et détecter d'autres types de réactions chimiques, enzymatiques etc. Ainsi, le système de détection selon l'invention peut avantageusement être utilisé pour la détection d'entités biologiques telles que des bactéries, des virus, des protéines, des brins d'ADN ou d'ARN, etc. La détection est avantageusement une détection par fluorescence. Le premier mode de réalisation d'un dispositif à usage unique 100 selon l'invention, illustré en figure 1, comprend un support 101 muni d'une chambre 110 de capture de la ou des particules d'intérêt à détecter. Le support 101 comprend un canal fluidique 120 reliant, en amont par rapport au sens d'écoulement FI, la chambre de capture 110 à un réservoir de solution tampon 130, à un moyen d'injection de l'échantillon de liquide 140 et à un réservoir 150 de sondes de marquage. Ces sondes sont comprises dans un
liquide de transport et sont susceptibles de se fixer spécifiquement à la ou aux particules d'intérêt à détecter. Le support 101 comprend également un canal fluidique 160 reliant, en aval par rapport au sens d'écoulement F2, la chambre de capture 110 à un réservoir 170 de récupération des liquides susceptibles de s'écouler, en utilisation, depuis la chambre de capture 110. Avantageusement, le support 101 est réalisé en un matériau adapté pour la réalisation de canaux microfluidiques. Les dimensions caractéristiques de ces canaux sont de l'ordre de quelques centaines de microns mais peuvent aller jusqu'à quelques dizaines de nanomètres. Pour réaliser ces canaux, on peut utiliser la lithographie et la gravure d'un matériau comme le verre, le silicium ou le quartz. On peut également procéder par moulage ou emboutissage de matériaux polymères. Le canal fluidique amont 120 comprend trois voies fluidiques 120a, 120b et 120c reliant, respectivement, le réservoir de solution tampon 130, le moyen d'injection 140 et le réservoir de sondes de marquage 150. Dans les modes de réalisation des figures 1 à 3, le canal 120 présente une voie principale 120a dans laquelle débouchent les voies secondaires 120b et 120c. Alternativement, dans un mode de réalisation illustré en figure 1 bis, les trois voies 120a, 120b et 120c du canal fluidique 120 peuvent être indépendantes et déboucher, chacune, dans la chambre de capture 110. D'autres conformations sont envisageables. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif à usage unique comprend des volumes de solution tampon et de sondes prédéfinis, déterminés par le volume des réservoirs 130 et 150. Le volume d'échantillon de liquide est, quant à lui, déterminé par l'utilisateur qui injecte cet échantillon par le moyen d'injection 140. De manière avantageuse, le dispositif à usage unique selon l'invention comprend, en outre, un réservoir de l'échantillon de liquide agencé en aval du moyen d'injection de l'échantillon et en amont de la chambre de capture. Ce mode de réalisation est illustré aux figures 2 et 3.
Ce réservoir d'échantillon 145 permet d'injecter l'échantillon de liquide dans la chambre de capture 110 avec un volume prédéterminé, celui du réservoir 145. Autrement-dit, avant la détection proprement dite et l'injection de l'échantillon vers la chambre de capture, l'utilisateur remplit le réservoir 145 avec l'échantillon de liquide. Par exemple, il peut remplir le réservoir 145 à l'aide d'un dispositif à piston tel qu'une seringue (voir figure 8). D'une manière plus générale, le moyen d'injection de l'échantillon de liquide, qu'il soit directement relié au canal fluidique amont 120 ou qu'il soit relié par l'intermédiaire du réservoir 145, comprend une membrane en un matériau étanche conservant son étanchéité après avoir été percé. De préférence, ce matériau est choisi parmi un polymère de silicone tel que le polydiméthÿlesiloxane (PDMS), du polyméthyle méthacrylate (PMMA), du polychlorure de vinyle (PVC), du Tygone (fabriqué par la société Saint-Gobain), etc...
Dans le mode de réalisation de la figure 2, le moyen d'injection 140 et le réservoir de sondes 150 sont disposés du même côté du support 101. Le mode de réalisation de la figure 3 présente un moyen d'injection 140 et un réservoir de sondes 150 agencés de part et d'autre du support 101.
Dans tous les modes de réalisation d'un dispositif à usage unique selon l'invention, les réservoirs 130, 145 et 150, ainsi que le moyen d'insertion 140, peuvent être disposés n'importe où en amont par rapport à la chambre de capture 110. Néanmoins, on évitera d'agencer les voies 120a, 120b et 120c de manière à ce qu'elles abouchent l'une en face de l'autre. En effet, dans ce cas, un liquide éjecté d'un réservoir pourrait circuler vers la voie qui lui fait face et non vers la chambre de capture 110. De manière avantageuse, le réservoir de solution tampon 130, le réservoir de sondes de marquage 150 et, pour les modes de réalisation des figures 2 et 3, le réservoir 145 de l'échantillon, présentent une structure permettant leur mise sous pression. Cette structure de mise sous pression permet, en utilisation, l'écoulement des différents liquides (solution tampon,
sondes de marquage et, éventuellement, échantillon de liquide) vers la chambre de capture via le canal fluidique 120. Les réservoirs contenant la solution tampon et les sondes de marquage sont remplis lors de la fabrication du dispositif à usage unique. Le réservoir destiné à recueillir l'échantillon est rempli par l'opérateur. Le réservoir de récupération 170 présente un volume au moins égal à la somme des volumes de stockage du réservoir de solution tampon, du réservoir secondaire de l'échantillon liquide et du réservoir de sondes de marquage.
Pour permettre de stocker le volume des différents liquides, le réservoir de récupération 170 peut être maintenu en dépression, ou écrasé au départ par un moyen de mise sous pression qui s'actionne en sens inverse (détente) des autres moyens de mise sous pression au fur et à mesure de leur action (compression des réservoirs 130, 145, 150 par des moyens de mise sous pression 420 ; voir ci-après, en référence aux figures 9, 11 et 12). Une alternative consisterait à prévoir un échappement d'air, soit par une valve, soit par l'utilisation d'un matériau poreux à l'air, mais pas aux liquides. Le fait que le dispositif à usage unique selon l'invention intègre tous les réservoirs de réactifs nécessaires à la détection de particules d'intérêt présente de nombreux avantages. Ainsi, chaque dispositif comprend des volumes calibrés de réactifs (solution tampon, sondes de marquage et, éventuellement, échantillon de liquide) ce qui permet une réaction optimale sans que l'utilisateur n'ait de manipulation complexe à faire. Par ailleurs, ces réservoirs à volume prédéfini assurent l'usage unique de chaque dispositif.
Le réservoir de récupération 170 permet d'éviter de rejeter les réactifs (solution tampon, sondes de marquage et échantillon de liquide) hors du dispositif. En particulier, il évite de prévoir un tel réservoir dans le système de détection (voir plus loin), réservoir dans lequel se mélangeraient tous les réactifs issus de la détection sur plusieurs dispositifs à usage unique.
Selon un premier mode de réalisation préféré, le réservoir de solution tampon 130, le réservoir de sondes de marquage 150 et, pour les modes de réalisation des figures 2 et 3, le réservoir de l'échantillon 145 sont en un matériau suffisamment souple pour être déformé par une pression extérieure appliquée sur les réservoirs. Ainsi, chaque réservoir présente un premier volume, dit « de stockage », dans lequel tout le liquide remplit le réservoir, et un deuxième volume, dit « d'éjection », inférieur au volume de stockage, et dans lequel le liquide est éjecté du réservoir vers la chambre de capture. La chambre de capture 110 présente au moins une surface fonctionnalisée avec des ligands, fixés sur ladite surface, et susceptibles de 10 s'associer spécifiquement à la ou aux molécules d'intérêt à détecter. Le principe de fonctionnement d'une telle chambre de capture repose sur une réaction d'immuno-capture à la surface fonctionnalisée de la chambre. Cette surface est recouverte de ligands tels que des anticorps spécifiques aux particules à détecter comme, par exemple, le 15 Cytomégalovirus. Ensuite, l'échantillon biologique liquide (sang, salive, urine, sucs gastriques, etc...) est injecté via le moyen d'injection 140 vers la chambre de capture. Ainsi, l'échantillon est mis en contact avec la surface recouverte de ligands. Si des particules d'intérêt sont présentes dans l'échantillon, elles sont piégées par les ligands. Dans le cas du 20 Cytomégalovirus ou, plus généralement, de molécules biologiques, cette étape de piégeage est réalisée par immuno-capture grâce à des anticorps (les ligands). Lorsque l'échantillon a séjourné suffisamment longtemps dans la chambre de capture, il est évacué vers le réservoir de récupération des liquides 170. Avantageusement, la chambre de capture est rincée par de la 25 solution tampon s'écoulant depuis le réservoir 130. Ceci permet d'évacuer les particules non piégées. La solution tampon de rinçage est ensuite évacuée vers le réservoir de récupération des liquides. Après cette étape, on provoque l'écoulement des sondes de marquage depuis leur réservoir vers la chambre de capture. Ces sondes sont 30 adaptées pour se fixer spécifiquement sur les particules d'intérêt piégées par les ligands dans la chambre de capture 110. Dans le cas de particules
biologiques à détecter, les sondes sont préférentiellement composées d'anticorps spécifiques marqués. Ce marquage est, de préférence, réalisé par greffage de molécules fluorescentes sur les anticorps. Ainsi, si des particules biologiques ont été piégées lors de l'étape précédente, les sondes se fixent sur les particules piégées. Dans le cas contraire, les sondes sont évacuées par rinçage avec de la solution tampon vers le réservoir de récupération des liquides 170. D'autres types de marquages peuvent être utilisés tels que des marqueurs magnétiques, des marqueurs radioactifs, etc... Ensuite, on mesure la présence ou l'absence des sondes et donc des particules d'intérêt à détecter. A cette fin, la chambre de capture 110 présente au moins une surface adaptée pour permettre cette détection des sondes de marquage. Dans le cas d'une détection de fluorescence, la chambre de capture présente un capot transparent aux longueurs d'ondes d'excitation et d'émission des particules fluorescentes utilisées.
Le procédé précité de mise en oeuvre du dispositif à usage unique selon l'invention peut être réalisé en une seule étape. Autrement dit, l'échantillon peut être injecté en une seule fois, et les sondes de marquage peuvent être injectées également en une seule fois. Cependant, de manière préférentielle, le procédé de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention est réalisé de manière séquentielle. Dans ce cas, l'échantillon est injecté en plusieurs phases, entre chacune desquelles on peut éventuellement rincer la chambre avec de la solution tampon. De même, on peut injecter les sondes de marquage de manière séquentielle, c'est-à-dire qu'elles sont injectées en plusieurs phases, entre chacune desquelles on rince la chambre de capture avec de la solution tampon. Cette mise en oeuvre de manière séquentielle assure une meilleure capture des particules d'intérêt et donc une meilleure sensibilité du dispositif. Dans les modes de réalisation des figures 1 à 3, le dispositif selon l'invention présente un support sensiblement rigide 101 incorporant les canaux fluidiques et la chambre de capture. Les différents réservoirs 130,
150, 170, et éventuellement 145, sont rapportés sur ce support 101 et mis en connexion fluidique 120 et 160. La fabrication d'une telle structure est très avantageuse en termes de coût de fabrication dans le cas où elle utilise les techniques de moulage, emboutissage à chaud etc. Cependant, elle peut être fragile au niveau des connexions entre les réservoirs et le support. A cette fin, on prévoit d'incorporer ce dispositif 100 dans une cassette amovible 200, telle que représentée en figure 4, permettant de rigidifier le dispositif. Cette cassette amovible 200 comprend des moyens de maintien du dispositif 210. Dans le mode de réalisation de la figure 4, ces moyens de maintien sont constitués par une empreinte 210 complémentaire du dispositif 100. De manière préférentielle, comme illustré en figure 5, la cassette 200 comprend un capot 300 maintenant le dispositif 100 dans la cassette 200. Pour mettre en oeuvre le procédé précédent, l'invention 15 propose un système de détection dont deux modes de réalisation sont illustrés, respectivement, aux figures 6 à 9 et 10 à 12. Dans le premier mode de réalisation, le système de détection comprend un boîtier 400 comprenant un réceptacle 410 adapté pour recevoir un dispositif à usage unique 100 selon l'invention. A la figure 6, ce réceptacle 20 410 est constitué par une empreinte complémentaire de la cassette 200. Une fois que la cassette 200 est positionnée dans le réceptacle 410 (figure 7) l'échantillon est injecté dans le dispositif à usage unique selon l'invention via le moyen d'injection 140 de l'échantillon (figure 8). L'injection est réalisée, dans cet exemple, par une seringue S. 25 Le système de détection comprend également un moyen de mise sous pression 420 des différents réservoirs du dispositif à usage unique. Sur la figure 9, le moyen de mise sous pression 420 comprend un mécanisme 420a de mise sous pression du réservoir de solution tampon, et deux mécanismes 420b et 420c de mise sous pression, respectivement, des 30 réservoirs de l'échantillon et du réservoir de sondes de marquage.
Le système de détection comprend également un moyen de détection 430 des sondes de marquage. On comprend donc que la cassette amovible est apte à permettre la mise sous pression des réservoirs du dispositif qu'elle contient.
Les moyens de mise sous pression peuvent être des dispositifs mécaniques, électromécaniques, pneumatiques ou hydrauliques, adaptés pour déformer les réservoirs par écrasement. Par exemple, ces moyens de mise sous pression sont des pistons. Un deuxième mode de réalisation d'un système de détection selon l'invention est illustré aux figures 10 à 12. Dans ce mode de réalisation, le boîtier 500 comprend une fente de réception 510a adaptée pour recevoir un dispositif à usage unique selon l'invention. Dans le mode de réalisation illustré, ce dispositif à usage unique 100 est combiné, comme pour les figures 4 et 5, à une cassette amovible 200. C'est donc cette cassette 200 qui est insérée dans la fente de réception 510a. Plus généralement, la cassette 200 peut être placée horizontalement ou verticalement et même suivant n'importe quelle orientation requise par la structure interne du système de détection. Les figures 11 et 12 illustrent l'intérieur du système de la figure 10. Ainsi, ce système comprend un réceptacle 510b en regard de la fente 510a (non illustrée sur ces figures). Ce réceptacle est muni, par ailleurs, de moyens de maintien 520 d'un moyen de détection 530 des sondes de marquage. Bien entendu, ces moyens de maintien 520 pourraient être indépendants du réceptacle 510a et fixés ailleurs dans le système, par exemple sur le châssis 501.
Avantageusement, ces moyens de maintien permettent une fixation amovible du moyen de détection 530. Dans l'exemple illustré, les moyens de maintien 520 sont des chevilles cylindriques coopérant, légèrement en force, avec des rainures 531 disposées sur le moyen de détection 530. Le moyen de détection 530 peut donc être retiré du boîtier via un capot 540 (figure 10), et remplacé par un autre moyen de détection.
Cette structure permet soit de remplacer un moyen de détection défectueux soit de changer de type de moyen de détection. Le système de détection comprend également les moyens de mise sous pression des différents réservoirs (solution tampon, sondes de marquage et, éventuellement, échantillon). Dans la figure 12, ces moyens de mise sous pression 550 sont constitués par des pistons 551 activés par des moteurs 552. En fonction du programme de commande choisi par l'utilisateur ou des commandes directes effectuées par l'utilisateur, les pistons 551 appliquent une pression sur les réservoirs et les déforment, de sorte que le liquide qu'ils contiennent est éjecté par les canaux fluidiques vers la chambre de capture. Une alternative aux moyens de pression décrits consiste à prévoir des plots positionnés à l'intérieur du boîtier, de telle manière à ce qu'ils entraînent l'écrasement séquentiel des réservoirs lors de l'introduction (manuelle ou automatique) de la cassette dans le boîtier. Selon une alternative non illustrée, les réservoirs de solution tampon, de sondes de marquage et, éventuellement, de l'échantillon sont en un matériau suffisamment rigide pour permettre, en utilisation, une surpression intérieure suffisante pour chasser les liquides (solution tampon, sondes de marquage, et éventuellement, l'échantillon) vers la chambre de capture. Pour mettre en oeuvre un tel dispositif, le système de détection selon l'invention comprend un moyen d'injection d'un fluide sous pression dans les réservoirs. Par exemple, ce moyen d'injection peut être constitué par plusieurs aiguilles reliées à un système pneumatique et insérées dans les réservoirs. A cette fin, on peut prévoir que le matériau suffisamment rigide comprend une membrane en un matériau étanche, conservant son étanchéité après avoir été percé. Ce matériau peut être choisi parmi un polymère de silicone tel que le polydiméthylesiloxane, du polyméthyleméthacrylate, du polychlorure de vinyle ou du Tygon®.
Dans ce mode de réalisation, le procédé de mise en oeuvre est réalisé en mettant sous pression le réservoir de solution tampon, le réservoir de sondes et, éventuellement, le réservoir de l'échantillon de liquide. Dans l'ensemble des modes de réalisation précédemment décrits, on prévoit, avantageusement, que le réservoir de solution tampon, le réservoir de l'échantillon et le réservoir de sondes de marquage présentent une valve anti-retour, sensible à la pression, permettant l'ouverture de la valve lorsqu'une pression seuil est appliquée. Cette pression peut être soit une pression extérieure, soit une pression intérieure.
On peut prévoir également que le réservoir de récupération des liquides 170 est également muni d'une valve anti-retour. De cette manière, les fluides évacués ne peuvent pas revenir polluer la chambre de capture. Un système de détection selon l'invention peut être entièrement automatique. Dans ce cas, il détecte l'insertion d'un dispositif selon l'invention et commande, selon une séquence préprogrammée, les organes de gestion des fluides (le moyen de mise sous pression du réservoir de solution tampon du réservoir de sondes de marquage et, éventuellement, le réservoir de l'échantillon).
Le système de détection peut être adapté à différentes cassettes 200, chacune adaptée à une pathologie déterminée. Le système de détection reconnaît la pathologie en question (lecture d'un code barre présent sur la cassette par exemple) et adapte automatiquement la gestion des fluides (débit, minutage, etc.). Ainsi, dans le cas d'un mode opératoire automatisé, un même système de détection peut être utilisé pour différentes pathologies. Cependant, un système de détection selon l'invention comprend, de préférence, une interface utilisateur 560 (figure 10). Dans ce cas, l'utilisateur commande la mise en oeuvre de la détection. On peut choisir parmi : • un mode automatique, dans lequel le système gère la gestion des fluides et la détection, • un mode semi-automatique, dans lequel l'utilisateur choisi le programme de gestion des fluides, ou • un mode manuel, dans lequel l'utilisateur expérimenté commande lui-même l'éjection des fluides hors de leur réservoir respectif et commande la détection. Le système de détection selon l'invention peut comprendre un moyen de contrôle en température de la cassette. En effet, dans le cas d'une détection par fluorescence, si la température est trop basse, l'efficacité de fluorescence est faible et la détection est difficile. A l'inverse, si la température 10 est trop élevée, les anti-corps peuvent être détériorés et la capture d'entités d'intérêt peut être peu efficace. Les figures 13 et 14 illustrent un quatrième mode de réalisation d'un dispositif à usage unique 600 selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, le réservoir 630 de solution tampon, le réservoir 650 de sonde 15 de marquage, le réservoir de récupération des liquides 670 et, éventuellement, le réservoir 645 de l'échantillon sont directement incorporés dans le support 601 du dispositif. Ce mode de réalisation évite le recours à une cassette pour rigidifier le dispositif. Ce mode de réalisation peut consister à graver ou mouler 20 dans un support la chambre de capture 610, les canaux fluidiques 620, 620a, 620b et 620c, ainsi que les réservoirs, puis à disposer sur le support ainsi gravé ou moulé, une couche structurée d'un matériau déformable 700. Cette couche 700 présente, de préférence, des structures déformables par pression agencées en regard des différents réservoirs et le 25 moyen d'injection 640 de l'échantillon. Par ailleurs, cette couche 700 présente une ouverture ou une partie transparente 720 en regard de la chambre de capture, adaptée pour permettre, en utilisation, la détection des sondes de marquage fixées à la ou aux particules d'intérêt qui se sont associées spécifiquement aux ligands dans 30 ladite chambre de capture.
Un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention est donné ci-après : - Dimensions de la cassette : 185 x 50 x 6 mm - Chambre de capture : Dépôt Chrome-Or par pulvérisation sur la surface 5 de capture, puis fonctionnalisation par fixation d'anticorps de piégeage (type IgG) Désignation Volume réservoirs Diamètre (ml) extérieur (mm) Réservoir de solution tampon 3 35,7 Réservoir d'échantillon 1 20,6 Réservoir de sondes de marquage 1 20,6 Réservoir de récupération des 5,5 48,3 liquides Les réservoirs sont des cylindres de hauteur h=3mm. De nombreux virus ne sont pas concernés par ce genre de 10 système de détection dans le cadre d'un dépistage classique. En effet, en pratique un test sérologique est amplement suffisant, comme pour les entérovirus (adénovirus, rotavirus, etc.), le virus HIV, les hépatites A, B et C, etc. En revanche, dans certains contextes d'urgence, il est nécessaire de posséder un moyen rapide et efficace pour détecter toute trace de virus. 15 Avant une greffe, le greffon subit de multiples tests afin de s'assurer qu'il n'est pas porteur de virus comme les rétrovirus (HIV, HTLV), les virus des hépatites, les virus de type herpès, le virus d'Epstein Barr, etc. Or la réussite de la greffe dépend fortement de l'intervalle de temps entre le moment où le prélèvement chez le donneur a lieu et le moment où la greffe est effectuée 20 chez le receveur. Réduire cet intervalle de temps est donc un enjeu considérable, que permet de résoudre le dispositif et le système de détection selon l'invention. L'échantillon de liquide utilisé peut être un échantillon pur ou dilué de sang, salive, urine, suc gastrique, ou autre fluide corporel. II peut 25 également être réalisé par tamponnage d'un support (intérieur de la joue, vêtement, bagage, etc) puis rinçage à l'aide d'un liquide inerte et récupération de ce liquide de rinçage.
Le dispositif, le système et le procédé selon l'invention permettront, par exemple, une détection au lit des patients ou une médecine d'urgence sur le terrain. En outre, un dispositif à usage unique selon l'invention peut 5 être conservé comme preuve ou pour une contre expertise.

Claims (23)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif à usage unique (100, 600) pour la détection d'une ou plusieurs particules d'intérêt présentes dans un échantillon de liquide, caractérisé en ce qu'il comprend un support (101, 601) muni : - d'une chambre de capture (110, 610) de la ou des particules d'intérêt à détecter ; - d'un canal fluidique (120, 120a-120b-120c, 620, 620a-620b-620c) reliant, en amont par rapport au sens d'écoulement (F1) en utilisation, la chambre de capture (110, 610) : o à un réservoir (130, 630) de solution tampon ; o à un moyen d'injection (140, 640) de l'échantillon de liquide ; o à un réservoir (150, 650) de sondes de marquage susceptibles de se fixer à la ou aux particules d'intérêt à détecter; et - d'un canal fluidique (160) reliant, en aval par rapport au sens d'écoulement (F2) en utilisation, la chambre de capture (110, 610) à un réservoir (170, 670) de récupération des liquides susceptibles de s'écouler, en utilisation, depuis la chambre de capture (110, 610).
  2. 2. Dispositif à usage unique selon la revendication 1, dans lequel le support (101, 601) comprend, en outre, un réservoir (145, 645) de l'échantillon de liquide, agencé en aval du moyen d'injection (140, 640) de l'échantillon et en amont de la chambre de capture (110, 610).
  3. 3. Dispositif à usage unique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le réservoir (130, 630) de solution tampon et le réservoir (150, 650) de sondes de marquage présentent une structure de mise sous pression adaptée pour permettre l'écoulement, en utilisation, de la solution tampon et des sondes de marquage vers la chambre de capture via le canal fluidique amont.
  4. 4. Dispositif à usage unique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le réservoir (145, 645) de l'échantillon présente une structure de mise sous pression adaptée pour permettre l'écoulement, en utilisation, de l'échantillon vers la chambre de capture via le canal fluidique amont.
  5. 5. Dispositif à usage unique selon la revendication 3, dans lequel le réservoir (130, 630) de solution tampon et le réservoir (150, 650) de sondes de marquage sont en un matériau suffisamment souple pour être déformé par une pression extérieure, entre un volume de stockage et un volume d'éjection.
  6. 6. Dispositif à usage unique selon la revendication 4, dans lequel le réservoir (145, 645) de l'échantillon est en un matériau suffisamment souple pour être déformé par une pression extérieure, entre un volume de stockage et un volume d'éjection.
  7. 7. Dispositif à usage unique selon la revendication 3, dans lequel le réservoir de solution tampon et le réservoir de sondes de marquage sont en un matériau suffisamment rigide pour permettre, en utilisation, une surpression intérieure suffisante pour chasser respectivement la solution tampon et les sondes de marquage vers la chambre de capture.
  8. 8. Dispositif à usage unique selon la revendication 4, dans lequel le réservoir de l'échantillon est en un matériau suffisamment rigide pour permettre, en utilisation, une surpression intérieure suffisante pour chasser l'échantillon vers la chambre de capture.
  9. 9. Dispositif à usage unique selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel le matériau suffisamment rigide comprend une membrane en un matériau étanche conservant son étanchéité après avoir été percé, choisi de préférence parmi un polymère de silicone, tel que le polydiméthylsiloxane (PDMS), du polyméthylmétacrylate (PMMA), du Polychlorure de vinyle (PVC), et du Tygon®.
  10. 10. Dispositif à usage unique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le moyen d'injection de l'échantillon de liquide comprend une membrane en un matériau étanche conservant son étanchéité après avoir été percé, choisi de préférence parmi un polymère de silicone, tel que le polydiméthylsiloxane (PDMS), du polyméthylmétacrylate (PMMA), du Polychlorure de vinyle (PVC), et du Tygon®.
  11. 11. Dispositif à usage unique selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, dans lequel le réservoir de solution tampon, le réservoir de l'échantillon et le réservoir de sondes de marquage présentent une valve anti retour sensible à la pression, permettant, en utilisation, une ouverture de la valve lorsqu'une pression seuil est appliquée.
  12. 12. Dispositif à usage unique selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, dans lequel le réservoir de récupération présente un volume au moins égal à la somme des volumes du réservoir de solution tampon, du réservoir secondaire de l'échantillon liquide et du réservoir de sondes de marquage.
  13. 13. Dispositif à usage unique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la chambre de capture présente - au moins une surface fonctionnalisée avec des ligands, fixés sur ladite surface, et susceptibles de s'associer spécifiquement à la ou aux particules d'intérêt à détecter ; et - au moins une surface adaptée pour permettre, en utilisation, la détection des sondes de marquage fixées à la ou aux particules d'intérêt qui se sont associées spécifiquement aux ligands.
  14. 14. Système de détection d'une ou plusieurs particules d'intérêt présentes dans un échantillon de liquide, caractérisé en ce qu'il est muni d'un boîtier (400, 500) comprenant : - un réceptacle (410, 510a, 510b) adapté pour recevoir un dispositif à usage unique (100, 600) selon l'une quelconque des revendications précédentes ; - un moyen (420, 420a-420c, 550, 551-552) de mise sous pression du réservoir de solution tampon et du réservoir de sondes de marquage ; et - un moyen de détection (430, 530) des sondes de marquage.
  15. 15. Système de détection selon la revendication 14, comprenant un réceptacle adapté pour recevoir un dispositif à usage unique selon la revendication 2 et comprenant, en outre, un moyen (420b) de mise sous pression du réservoir de l'échantillon.
  16. 16. Système de détection selon l'une des revendications 14 ou 15, comprenant un réceptacle adapté pour recevoir un dispositif à usage unique selon l'une des revendications 5 ou 6, et dans lequel le moyen de mise sous pression est un dispositif mécanique, électromécanique, pneumatique ou hydraulique, adapté pour déformer les réservoirs.
  17. 17. Système de détection selon l'une des revendications 14 ou 15, comprenant un réceptacle adapté pour recevoir un dispositif à usage unique selon l'une des revendications 7 ou 8, et dans lequel le moyen de mise sous pression comprend un moyen d'injection d'un fluide sous pression dans les réservoirs.
  18. 18. Système de détection selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, comprenant, en outre, une cassette amovible (200-300) adaptée pour recevoir le support d'un dispositif à usage unique selon l'une quelconque des revendications précédentes, et destinée à être insérée dans le réceptacle. 20
  19. 19. Procédé de mise en oeuvre d'un dispositif à usage unique selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) injection de l'échantillon vers la chambre de capture, pour piéger les particules d'intérêt à détecter ; 25 b) évacuer l'échantillon vers le réservoir de récupération des liquides ; c) provoquer l'écoulement de la solution tampon, depuis son réservoir vers la chambre de capture, pour rincer ladite chambre des particules non piégées ; évacuer la solution tampon vers le réservoir de récupération des 30 liquides ; 10 15 e) provoquer l'écoulement des sondes, depuis leur réservoir vers la chambre de capture, pour qu'elles se fixent sur les particules d'intérêt piégées dans la chambre de capture ; f) évacuer les sondes vers le réservoir de récupération des liquides ; g) provoquer l'écoulement de la solution tampon, depuis son réservoir vers la chambre de capture, pour rincer ladite chambre des sondes non fixées ; h) évacuer la solution tampon vers le réservoir de récupération des liquides ; i) mesurer la présence ou l'absence des sondes, et donc des particules d'intérêt à détecter.
  20. 20. Procédé de mise en oeuvre selon la revendication 19, dans lequel les étapes a) à d) sont réalisées de manière séquentielle jusqu'à ce que tout l'échantillon ait été injecté dans la chambre de capture.
  21. 21. Procédé de mise en oeuvre selon l'une des revendications 19 ou 20, dans lequel les étapes e) à h) sont réalisées de manière séquentielle jusqu'à ce que toutes les sondes aient été injectées dans la chambre de capture.
  22. 22. Procédé de mise en oeuvre selon l'une quelconque des revendications 19 à 21, dans lequel les étapes a), c), e) et g) sont réalisées par déformation, respectivement, du réservoir de l'échantillon de liquide, du réservoir de solution tampon et du réservoir de sondes.
  23. 23. Procédé de mise en oeuvre selon l'une quelconque des revendications 19 à 21, dans lequel les étapes a), c), e) et g) sont réalisées par mise sous pression, respectivement, du réservoir de l'échantillon de liquide, du réservoir de solution tampon et du réservoir de sondes.
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