FR3100339A1 - Méthode de détection de l’ interaction de molécules cibles avec des particules - Google Patents

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Abstract

Méthode de détection de l’ interaction de molécules cibles avec des particules La présente description concerne une méthode de détection de l’interaction de molécules cibles avec des particules, ainsi qu’un dispositif pour la détection d’une telle interaction. Figure 1

Description

Méthodede détection de l’interactionde molécules ciblesavecdes particules
La présente description concerne une méthode de détection de l’interaction de molécules cibles avec une particule, et comprend en particulier une mesure quantitative de l’interaction d’une molécule cible avec ladite particule.
Etat de la technique
Dans le domaine des capteurs, par exemple dans le domaine des biocapteurs, le développement de moyens permettant la capture efficace et directe d’un signal de reconnaissance d’une molécule cible, telle qu’une molécule présentant un intérêt biologique, constitue un défi important.
Le système Biacore© est un exemple de système commercial permettant la détection de molécules en solution, et la mesure de constantes d'association/dissociation/affinité entre molécules. Le système Biacore utilise une couche métallique sur substrat transparent, et donc un type de géométrie absorbant de façon résonante une onde incidente à un angle d'incidence très spécifique, pour une longueur d'onde donnée. Lorsque des molécules d’intérêt s'accrochent sur la surface métallique, le système mesure une variation de cet angle d’incidence. Le système Biacore est onéreux (70 à 300 k€), complexe (taille d'une grosse imprimante), et nécessite de prendre une série de mesures de différents angles pour obtenir une mesure du déplacement de la résonance plasmonique en longueur d'onde, reliée à l'adsorption de molécules cibles sur la surfaces métallique.
Les méthodes actuelles de biodétection, lorsqu’elles sont associées à la plasmonique par exemple, reposent presque exclusivement sur la détection de décalages spectraux et leurs changements en intensité correspondants, comme décrit par exemple dans l’article de P. Van Duyneet al., (2003),Nano Lett ., 3, 8, pp. 1057-1062;“ Single Silver Nanoparticles as Real-Time Optical Sensors with Zeptomole Sensitivity ”.
L’article par F. Yesilkoyet al., (2018), Light: Science & Applications, 7, p. 17152;“Phase Sensitive Plasmonic Biosensor Using a Portable and Large Field of View Interferometric Microarray Imager”porte sur un biocapteur plasmonique portable basé sur l’interférométrie à décalage de phase et a pour finalité de détecter des biomolécules et/ou de quantifier l’affinité de biomolécules entre elles (par exemple entre anticorps et antigène). Un tel biocapteur consiste en une puce métallique nano-structurée augmentant les effets de phase des interactions lumière-matière en champ proche, qui sont ensuite détectés en champ lointain en utilisant un système d’imagerie comprenant un microscope laser à interféromètre (ou LIM, pour Laser Interferometer Microscope, selon l’appellation anglo-saxonne) et à large champ de vue (FOV, Field Of View) (voir Figure 1 de l’article). Suite à l’enregistrement d’un interférogramme par le biais du montage illustré par la Figure 1 de l’article, la carte en couleurs des chemins optiques (« color-coded OPD map », voir Figure 3a de l’article) peut être générée. L’imagerie de phase ainsi décrite permet la détection de biomolécules et la visualisation de leur affinité entre elles et/ou avec la puce dont la surface est un réseau nanostructuré d’atomes d’or (voir Figure 4 de l’article). En particulier, les auteurs mesurent un seuil de détection pour l’immunoglobuline (IgG2) de 500 ng/mL (p.8, col.1, §.2 de l’article).
Selon un premier aspect, la présente description concerne une méthode de détection de l’interaction d’au moins une molécule cible avec une particule.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la méthode selon le premier aspect comprend la détection de l’interaction d’au moins une molécule cible avec au moins une particule présente dans un échantillon, comprenant une mesure de la variation au cours du temps d’au moins une propriété optique de l’au moins une particule, dans laquelle ladite au moins une propriété optique comprend au moins l’un de la partie réelle, de l’argument, de la norme ou de la partie imaginaire de la polarisabilité complexe dipolaire de l’au moins une particule. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la propriété optique comprend une grandeur physique issue de l’au moins une de la partie réelle, de l’argument, de la norme ou de la partie imaginaire de la polarisabilité complexe dipolaire de l’au moins une particule.
Une telle mesure permet de détecter de façon sensible l’interaction de molécules cibles avec des particules. Par exemple, la polarisabilité complexe mesurée d'une particule peut varier de façon très abrupte avec la longueur d'onde, par exemple dans un domaine de longueur d’onde centré autour de la résonance plasmonique de la particule.
Par « particule », on comprend dans la présente description et dans les revendications un objet confiné dans au moins une des trois dimensions de l'espace et dont au moins une des dimensions est contenue dans le champ de vue du système optique. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la particule est une nanoparticule (NP) ou une microparticule. Par exemple, toutes les dimensions de la particule peuvent être comprises entre 10 nm et 500 nm. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la particule est de nature biologique (végétale, animale, procaryote, eukaryote, unicellulaire, multicellulaire) ou inerte (métallique, diélectrique, minérale, semiconductrice). Par exemple, la particule peut être un organisme vivant, tel qu’une bactérie, ou un objet inerte, tel qu’une particule métallique comme par exemple une nanoparticule d'or.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la méthode selon l’invention peut s’appliquer à des particules isolées et/ou regroupées pour former, par exemple, un agglomérat ou un réseau régulier ou non de particules.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la particule est un fil, c'est à dire un objet confiné dans seulement deux directions de l'espace. Par exemple, le fil peut avec un diamètre de 100 nm et mesurer 1 mm de longueur.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’au moins une particule est présente dans l’échantillon sous la forme d’une suspension ou déposée sur un substrat, tel qu’une lamelle de verre. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’échantillon comprend une pluralité de particules, dont certaines sont présentes sous la forme d’une suspension et d’autres sont déposées sur un substrat.
Par « polarisabilité », dans les revendications et la description, on entend la polarisabilité optique complexe dipolaire. De façon générale, la polarisabilité est un scalaire défini par l'équation suivante :
où est le moment dipolaire électrique, ε0est la permittivité dans le vide, et l'amplitude complexe du champ électrique de la lumière incidente.
La mesure d’un seul scalaire pour la polarisabilité peut convenir par exemple aux particules isotropes. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la particule considérée n’est pas isotrope et la méthode de l’invention vise à déterminer un tenseur de polarisabilité optique dipolaire. La méthode peut alors comprendre la détermination d’autant de mesures scalaires qu’il y a de composantes dans le tenseur. De telles composantes du tenseur de polarisabilité sont associées à des dimensions de l’espace dans lequel la polarisabilité de la particule est considérée.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la méthode comprend en outre une mesure quantitative d’au moins l’une des grandeurs physiques suivantes :
- une concentration en molécule cible dans l’échantillon,
- une constante d’affinité et/ou d’association et/ou de dissociation d’une molécule cible avec l’au moins une particule ou avec une molécule préalablement attachée à l’au moins une particule.
Une telle molécule peut être attachée à la particule de façon covalente, e.g. par greffage, ou de façon réversible, e.g. via une ou plusieurs interactions faibles comme une interaction électrostatique, une liaison hydrogène, une interaction de van der Waals. Par exemple, la molécule préalablement attachée à l’au moins une particule est sélectionnée dans le groupe comprenant une protéine, une glycoprotéine, un fragment d’ADN. Par exemple, la molécule préalablement attachée à l’au moins une particule est un anticorps.
De telles grandeurs physiques, i.e., concentration et constantes d’affinité et/ou d’association et/ou de dissociation, peuvent être mesurées quantitativement. Par exemple, la concentration en molécule cible dans l’échantillon peut être déduite d’une mesure au cours du temps de l’au moins un paramètre optique. Une variation abrupte de l’au moins une propriété optique de la particule peut par exemple être détectée au cours du temps, pouvant correspondre à un instant où la particule entre en interaction avec au moins une molécule cible, par exemple à un instant où au moins une molécule cible s’associe avec la particule pour former un complexe « particule »-« molécule(s) cible(s) » ou se dissocie de la particule. Une variation abrupte au cours du temps de l’au moins une propriété optique de la particule peut également être détectée et correspondre à un instant où au moins une molécule préalablement attachée à la particule entre en interaction avec au moins une molécule cible, par exemple à un instant où au moins une molécule cible s’associe avec la particule pour former au moins un complexe « molécule attachée à la particule »-« molécule(s) cible(s) ».
En présence par exemple d’un réseau de particules, des courbes de calibration peuvent être mesurées pour une molécule cible. De telles courbes de calibrations peuvent permettre de connaître la valeur de la propriété optique attendue de la particule pour différentes concentrations en molécule cible, et ainsi permettre de remonter à la concentration en molécule cible dans un échantillon.
De même, une constante d’association, ou une constante de dissociation, rendant compte par exemple de la propension d’un complexe « particule »-« molécule(s) cible(s) » ou d’un complexe « molécule attachée à la particule »-« molécule(s) cible(s) » à se former, ou respectivement, à se dissocier, peuvent être mesurées quantitativement à partir de la concentration en molécule cible, de la concentration en particule, et de la concentration de complexe « particule-molécule(s) cible(s) » ou, respectivement, de complexe « molécule attachée à la particule »-« molécule(s) cible(s) », dans l’échantillon. Une constante d’affinité peut également être déterminée, égale au rapport de la constante d’association sur la constante de dissociation ou égale à l’inverse d’un tel rapport, et ainsi rendre compte de l’affinité de la molécule cible pour la particule ou pour la molécule attachée à la particule. Cette affinité peut notamment reposer sur la nature, la géométrie et le nombre des interactions physiques entre la molécule cible et la particule ou entre la molécule cible et la molécule attachée à la particule (interactions électrostatiques, liaisons hydrogène, interactions de van der Waals…).
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la méthode comprend :
- l’éclairage de l’échantillon au moyen d’un faisceau lumineux, l’échantillon étant positionné dans l’espace objet d’un système optique ;
- l’acquisition d’au moins une image en phase et d’au moins une image en intensité de ladite au moins une particule éclairée par le faisceau lumineux, l’acquisition étant faite dans un plan d’analyse agencé dans l’espace image du système optique ; et
- la détermination de la propriété optique de ladite au moins une particule à partir desdites acquisitions desdites au moins une image en phase et en intensité.
Par images en phase et en intensité, on comprend une répartition spatiale bidimensionnelle respectivement de la phase et de l’intensité du champ électromagnétique dans ledit plan d’analyse.
La phase du champ électromagnétique en un point du plan d’analyse est comprise au sens large dans la présente description et comprend généralement toute quantité reliée à la dite phase, comme toute quantité proportionnelle à la différence de marche (ou « ddm », ou OPD, selon l’appellation anglo-saxonne, pour Optical Path Difference) subie par un rayon transmis ou réfléchi par l’échantillon et incident au dit point en présence de la particule caractérisée, en comparaison du cas où la particule est absente, ou toute quantité proportionnelle au gradient local du front d’onde optique.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’éclairage de l'échantillon est au moins partiellement spatialement cohérent et obtenu à partir d’une source lumineuse non cohérente, par exemple une LED, une lampe à filament, une lampe à plasma entretenu par laser (LDLS). Un dispositif permettant l'ajustement de l'ouverture numérique de l'éclairage peut par exemple contribuer à faire varier le degré de cohérence spatial de l'éclairage. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’éclairage comprend une illumination de Köhler.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la détermination de la propriété optique comprend un traitement effectué à partir des acquisitions desdites au moins une image en phase et en intensité. Un tel traitement peut par exemple comprendre le traitement mathématique d’une image en phase et d’une image en intensité, pour aboutir à la production d’une image de combinaison, i.e., une image combinant des informations reliées à la phase et à l’intensité.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la détermination de l’au moins une propriété optique comprend une sommation de pixels d’une telle image de combinaison, dans un champ donné de ladite image de combinaison. L’image de combinaison peut comprendre des tâches d’Airy, correspondant à la détection d’autant de particules présentes dans l’échantillon.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la sommation de pixels s’effectue sur une zone restreinte de l'image de combinaison, comprenant une tâche d’Airy, par exemple la zone minimale permettant de recouvrir l’ensemble des anneaux de diffraction de la tâche d’Airy.
Dans la mesure où tous les anneaux de diffraction de la tâche d’Airy sont contenus dans la zone de l’image de combinaison sur laquelle se fait la sommation de pixels, la méthode pourra offrir une détermination précise de l’au moins une propriété optique. Lorsque la sommation se fait sur une zone contenant plusieurs tâches d’Airy correspondant à autant de particules, alors l’ensemble desdites particules pourra être considéré en tant que système multiple. La méthode permet de déterminer la polarisabilité d’un tel système multiple, car la polarisabilité est additive.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’au moins une image en phase et/ou l’au moins une image en intensité sont produites au moyen d’un interféromètre à décalage quadrilatéral. L’interférométrie à décalage quadrilatéral (ou QLSI, pour « Quadriwave Lateral Shearing Interferometry) permet, en une seule mesure, une détermination quantitative de la phase et de l'intensité avec une haute résolution et une sensibilité élevée. Par exemple, la sensibilité en phase est de l'ordre de 0,2 nm.Hz-1/2pour le système commercial classique de Phasics (Sid4sC8).
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la méthode comprend l’acquisition d’une pluralité d’images en intensité et en phase à différentes ouvertures numériques et/ou pour une pluralité de mises au point du système optique. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la méthode comprend en outre la variation de l’ouverture numérique dudit système optique et l’acquisition d’une pluralité d’images en intensité et/ou d’images en phase aux différentes ouvertures numériques. Par exemple, le système optique peut comprendre un iris, dont la rotation permet de faire varier l’ouverture numérique du système optique. Acquérir des images en intensité et en phase à différentes ouvertures numériques et les moyenner permet de réduire l'extension spatiale des anneaux de diffraction d’une tâche d’Airy, et donc d'intégrer une zone de l'image (e.g., en effectuant une sommation de pixels de l’image) comprenant la tâche d’Airy moins étalée, et de gagner ainsi en rapport signal sur bruit. Cela peut par exemple permettre d’étudier des particules très proches les unes des autres et comportant des anneaux d’Airy qui se chevaucheraient sans un tel moyennage. De plus, lorsqu’une image de combinaison est produite à partir d’une acquisition d’une image en phase et d’une acquisition d’une image en intensité, un gain de peut être obtenu dans le rapport signal sur bruit, où est le nombre d’images de combinaison produites aux différentes ouvertures numériques.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la méthode comprend l’acquisition d’une pluralité d’images en intensité et en phase pour une pluralité de mises au point du système optique. Par exemple, lorsque le système optique comprend un objectif de microscope, la mise au point peut être modifiée en changeant la distance entre l’échantillon et l’objectif du microscope vers des distances hors-focus. Acquérir des images en intensité et en phase pour différentes mises au points et les moyenner permet de réduire l'extension spatiale des anneaux de diffraction d’une tâche d’Airy, et donc d'intégrer une zone de l'image (e.g., en effectuant une sommation de pixels de l’image) comprenant la tâche d’Airy moins étalée, et de gagner ainsi en rapport signal sur bruit. Cela peut par exemple permettre d’étudier des particules très proches les unes des autres et comportant des anneaux d’Airy qui se chevaucheraient sans un tel moyennage. Par exemple, lorsqu’une image de combinaison est produite à partir d’une acquisition d’une image en phase et d’une acquisition d’une image en intensité, un gain de peut être obtenu dans le rapport signal sur bruit, où est le nombre d’images de combinaison produites aux différentes mises au point.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’au moins une particule comprend au moins une résonance plasmonique. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’éclairage de l’échantillon comprend une illumination dans une plage de longueurs d’onde centrée sur ladite au moins une résonance plasmonique de l’au moins une particule.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la méthode comprend en outre une calibration de la concentration de l’au moins une molécule cible. Une telle calibration peut être effectuée en présence par exemple d’un réseau de particules. Des courbes de calibration peuvent être mesurées pour une molécule cible, en présence d’un type prédéterminé de particule. De telles courbes de calibrations peuvent permettre de connaître la valeur de la propriété optique attendue de la particule pour différentes concentrations en molécule cible, et ainsi permettre de remonter à la concentration en molécule cible dans un échantillon.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la méthode comprend l’apport dans l’échantillon de l’au moins une molécule cible via un circuit microfluidique. Par exemple, cet apport peut se faire en faisant circuler une solution comprenant la molécule cible dans le circuit microfluidique.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’au moins une particule est attachée à un substrat. Par exemple, la particule est attachée à un substrat solide. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’au moins une particule est attachée à un substrat de façon covalente. De cette façon, la particule reste figée et ne flotte pas hors focus ou hors champ de vue. Le fait que la particule est attachée au substrat peut en outre permettre de réutiliser la particule pour des mesures ultérieures, par exemple lorsque l’association de la molécule cible à la particule ou à une molécule préalablement attachée à la particule est réversible.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la méthode comprend une détection de l’interaction d’une pluralité de molécules cibles avec une pluralité de particules, dans laquelle au moins deux de la pluralité de molécules cibles sont de nature différente, et/ou au moins deux de la pluralité de particules sont de nature différente. La méthode de l’invention peut ainsi offrir la possibilité de multiplexer la détection et/ou les mesures quantitatives. Ainsi, selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la méthode de l’invention permet de détecter de nombreuses interactions dans l’échantillon et/ou de quantifier différentes grandeurs physiques propres aux molécules cibles et aux particules de l’échantillon de façon simultanée, en parallèle. Différentes zones de l'image en phase ou de l’image en intensité peuvent être associées à différents types de particules. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la particule est sélectionnée pour son aptitude à porter une molécule attachée à la particule. Une telle molécule attachée à la particule, par exemple un anticorps, peut être sélectionnée pour la particularité de son interaction avec différentes molécules cibles, e.g., une certaine affinité pour une certaine nature de molécule cible. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la particule est sélectionnée pour la particularité de son interaction avec différentes molécules cibles, e.g., une certaine affinité de la particule pour une certaine nature de molécule cible.
Selon un deuxième aspect, la présente description porte sur un dispositif pour la détection de l’interaction d’au moins une molécule cible avec au moins une particule présente dans un échantillon, comprenant des moyens de mesure de la variation au cours du temps d’au moins une propriété optique de l’au moins une particule et une unité de calcul configurée pour la détection de ladite interaction à partir de la mesure de variation.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite au moins une propriété optique comprend au moins l’un de la partie réelle, de l’argument, de la norme, ou de la partie imaginaire de la polarisabilité complexe de l’au moins une particule.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite unité de calcul est configurée en outre pour déterminer une mesure quantitative d’au moins l’une des grandeurs physiques suivantes :
- une concentration en molécule cible dans l’échantillon,
- une constante d’affinité et/ou d’association et/ou de dissociation d’une molécule cible avec l’au moins une particule ou avec une molécule préalablement attachée à l’au moins une particule.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, lesdits moyens de mesure comprennent :
- une source lumineuse pour la formation d’un faisceau d’éclairage dudit échantillon ;
- un système optique, l’échantillon étant positionné, en opération, dans l’espace objet dudit système optique ;
- des moyens d’acquisition d’au moins une image en phase et d’au moins une image en intensité de ladite au moins une particule éclairée par le faisceau lumineux,
l’acquisition étant faite dans un plan d’analyse agencé dans l’espace image dudit système optique ;
- l’unité de calcul étant configurée pour la détermination de ladite variation au cours du temps de ladite au moins une propriété optique à partir desdites acquisitions desdites au moins une image en phase et en intensité.
Par exemple, la source lumineuse peut être un dispositif de Köhler. Une illumination de Köhler comportant une LED ou une lampe à filament est utilisée pour illuminer un échantillon avec un faisceau lumineux contrôlé en taille et en ouverture numérique. Différentes couleurs de LEDs sont utilisées pour sélectionner la plage de longueur d’onde d’illumination. Une telle longueur d'onde peut être alternativement variée en utilisant une source de lumière blanche et un monochromateur.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif comprend un circuit microfluidique pour apporter l’au moins une molécule cible dans l’échantillon.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, les moyens d’acquisition comprennent un interféromètre à décalage quadrilatéral.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le système optique comprend un objectif de microscope.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le plan d’analyse est conjugué optiquement avec le plan de l’échantillon ou faiblement défocalisé.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le système optique comprend une ouverture numérique variable et ladite unité de calcul est configurée pour la détermination de la variation au cours du temps de ladite au moins une propriété optique à partir d’une pluralité d’images en phase et en intensité acquises pour une pluralité d’ouvertures numériques.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite unité de calcul est configurée pour la détermination de la variation au cours du temps de la variation au cours du temps de ladite au moins une propriété optique à partir d’une pluralité d’images en phase et en intensité acquises pour une pluralité de mises au point.
Les formes de réalisation décrites ci-dessus ne sont pas exhaustives. Notamment, il est entendu que des formes de réalisation supplémentaires peuvent être envisagées sur la base de différentes combinaisons des formes de réalisation explicitement décrites. Sauf spécification contraire dans la présente description, il sera apparent pour l’homme du métier que toutes les formes de réalisation décrites ci-dessus peuvent être combinées entre elles. Par exemple, sauf spécification contraire, toutes les caractéristiques des formes de réalisation décrites ci-dessus, quelles que soient les formes de réalisation de la méthode ou du dispositif auxquelles elles se réfèrent, peuvent être combinées avec ou remplacées par d’autres caractéristiques d’autres formes de réalisation.
Des formes de réalisation selon les aspects référencés ci-dessus ainsi que des avantages supplémentaires apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante et des revendications annexées.
Brève description des figures
représente : Exemple d'échantillon, composé d'un substrat transparent sur lequel sont fixées des nanoparticules d'or. Dans cet exemple, les nanoparticules sont fonctionnalisées avec des protéines d'intérêt, i.e., des anticorps dans ce cas. Le tout est implémenté dans un circuit microfluidique afin d'apporter les molécules cibles à analyser.
représente : Schéma d'un système d'imagerie par QLSI. Une illumination de Köhler comportant une LED est utilisée pour illuminer un échantillon avec un faisceau lumineux contrôlé en taille et en ouverture numérique. Différentes couleurs de LEDS sont utilisées pour sélectionner la plage de longueur d’onde d’illumination. L’échantillon peut être composé d’objets de taille micro et/ou nanométrique.
représente : Images d'intensité (gauche) et de front d'onde (droite) d'une nanoparticule, acquise par interférométrie à décalage quadrilatéral.
représente : Partie réelle de la polarisabilité d'un nano-bâtonnet d'or en fonction de la longueur d'onde mesuré par interférométrie à décalage quadrilatéral. Un saut abrupt est observé vers 700 nm, correspondant à la résonance plasmon de la nanoparticule.
Description détaillée
Dans la présente description et dans les revendications qui suivent, le terme « comprendre » est synonyme de (signifie la même chose que) « inclure », « contenir », et est inclusif ou ouvert et n’exclut pas d’autres éléments non décrits ou représentés. En outre, dans la présente description, le terme « environ » est synonyme de (signifie la même chose que) une marge inférieure et/ou supérieure de 10%, par exemple 5%, de la valeur respective.
Dans la description détaillée suivante des formes de réalisation de la présente invention, de nombreux détails spécifiques sont exposés afin de fournir une compréhension plus approfondie de la présente description. Cependant, il apparaîtra à l’homme du métier que la présente description peut être mise en œuvre sans ces détails spécifiques. Dans d’autres cas, des caractéristiques bien connues n’ont pas été décrites en détail pour éviter de compliquer inutilement la description.
La Figure 1 illustre un exemple d’échantillon susceptible d’être analysé par la méthode de détection selon un ou plusieurs exemples de réalisation de la présente description. L’échantillon comprend un substrat transparent sur lequel sont attachées des nanoparticules d'or, de façon covalente. Dans cet exemple, les nanoparticules sont fonctionnalisées avec des protéines d'intérêt, i.e., des anticorps dans ce cas, présentant une certaine affinité pour des molécules cibles. Un circuit microfluidique permet l’apport des molécules cibles à détecter dans l’échantillon. Cet apport s’effectue en faisant circuler une solution comprenant les molécules cible dans le circuit microfluidique.
Un tel échantillon peut par exemple être implémenté dans un exemple de dispositif de détection selon la présente description. Les moyens d’acquisition d’un tel dispositif peuvent comprendre un interféromètre à décalage quadrilatéral. Le schéma d'un exemple de système d'imagerie par interférométrie QLSI est illustré à la Figure 2. Des exemples d’images en intensité et en phase d’une nanoparticule acquises par interférométrie à décalage quadrilatéral sont montrés à la Figure 3 (respectivement, gauche et droite).
La Figure 4 représente la partie réelle de la polarisabilité d'un nano-bâtonnet d'or en fonction de la longueur d'onde mesuré par interférométrie à décalage quadrilatéral. Un saut abrupt est observé vers 700 nm, correspondant à la résonance plasmonique de la nanoparticule. Un tel saut abrupt permet d’obtenir une sonde sensible de détection, en mesurant la variation au cours du temps de cette propriété optique de la nanoparticule en présence de molécules cibles dans l’échantillon.

Claims (20)

  1. Méthode de détection de l’interaction d’au moins une molécule cible avec au moins une particule présente dans un échantillon, comprenant une mesure de la variation au cours du temps d’au moins une propriété optique de l’au moins une particule.
  2. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ladite au moins une propriété optique comprend au moins l’un de la partie réelle, de l’argument, de la norme, ou de la partie imaginaire de la polarisabilité complexe de l’au moins une particule.
  3. Méthode selon la revendication 1 ou la revendication 2, comprenant en outre une mesure quantitative d’au moins l’une des grandeurs physiques suivantes :
    • une concentration en molécule cible dans l’échantillon,
    • une constante d’affinité et/ou d’association et/ou de dissociation d’une molécule cible avec l’au moins une particule ou avec une molécule préalablement attachée à l’au moins une particule.
  4. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
    - l’éclairage de l’échantillon au moyen d’un faisceau lumineux, l’échantillon étant positionné dans l’espace objet d’un système optique ;
    - l’acquisition d’au moins une image en phase et d’au moins une image en intensité de ladite au moins une particule éclairée par le faisceau lumineux, l’acquisition étant faite dans un plan d’analyse agencé dans l’espace image du système optique ; et
    - la détermination de la propriété optique de ladite au moins une particule à partir desdites acquisitions desdites au moins une image en phase et en intensité.
  5. Méthode selon la revendication 4, dans laquelle l’au moins une image en phase et/ou l’au moins une image en intensité sont produites au moyen d’un interféromètre à décalage quadrilatéral.
  6. Méthode selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, comprenant l’acquisition d’une pluralité d’images en intensité et en phase à différentes ouvertures numériques et/ou pour une pluralité de mises au point du système optique.
  7. Méthode selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans laquelle ladite au moins une particule comprend au moins une résonance plasmonique et l’éclairage de l’échantillon comprend une illumination dans une plage de longueurs d’onde centrée sur ladite au moins une résonance plasmonique de l’au moins une particule.
  8. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une calibration de la concentration de l’au moins une molécule cible.
  9. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant l’apport dans l’échantillon de l’au moins une molécule cible via un circuit microfluidique.
  10. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’au moins une particule est attachée à un substrat.
  11. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une détection de l’interaction d’une pluralité de molécules cibles avec une pluralité de particules, dans laquelle au moins deux de la pluralité de molécules cibles sont de nature différente, et/ou au moins deux de la pluralité de particules sont de nature différente.
  12. Dispositif pour la détection de l’interaction d’au moins une molécule cible avec au moins une particule présente dans un échantillon, comprenant des moyens de mesure de la variation au cours du temps d’au moins une propriété optique de l’au moins une particule et une unité de calcul configurée pour la détection de ladite interaction à partir de la mesure de variation.
  13. Dispositif selon la revendication 12, dans laquelle ladite au moins une propriété optique comprend au moins l’un de la partie réelle, de l’argument, de la norme, ou de la partie imaginaire de la polarisabilité complexe de l’au moins une particule.
  14. Dispositif selon la revendication 12 ou la revendication 13, dans lequel ladite unité de calcul est configurée en outre pour déterminer une mesure quantitative d’au moins l’une des grandeurs physiques suivantes :
    - une concentration en molécule cible dans l’échantillon,
    - une constante d’affinité et/ou d’association et/ou de dissociation d’une molécule cible avec l’au moins une particule ou avec une molécule préalablement attachée à l’au moins une particule.
  15. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel lesdits moyens de mesure comprennent :
    -         une source lumineuse pour la formation d’un faisceau d’éclairage dudit échantillon ;
    -         un système optique, l’échantillon étant positionné, en opération, dans l’espace objet dudit système optique ;
    -         des moyens d’acquisition d’au moins une image en phase et d’au moins une image en intensité de ladite au moins une particule éclairée par le faisceau lumineux, l’acquisition étant faite dans un plan d’analyse agencé dans l’espace image dudit système optique ;
    -         l’ unité de calcul étant configurée pour la détermination de ladite variation au cours du temps de ladite au moins une propriété optique à partir desdites acquisitions desdites au moins une image en phase et en intensité.
  16. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 12 à 15, comprenant un circuit microfluidique pour apporter l’au moins une molécule cible dans l’échantillon.
  17. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 15 à 16, dans lequel les moyens d’acquisition comprennent un interféromètre à décalage quadrilatéral.
  18. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 15 ou 17, dans lequel le système optique comprend un objectif de microscope.
  19. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 15 à 18, dans lequel le système optique comprend une ouverture numérique variable et ladite unité de calcul est configurée pour la détermination de la variation au cours du temps de ladite au moins une propriété optique à partir d’une pluralité d’images en phase et en intensité acquises pour une pluralité d’ouvertures numériques.
  20. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 15 à 19, dans lequel l’unité de calcul est configurée pour la détermination de la variation au cours du temps de la variation au cours du temps de ladite au moins une propriété optique à partir d’une pluralité d’images en phase et en intensité acquises pour une pluralité de mises au point.
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