Des laboratoires sur puce à portée de main

Le système médical public ne pouvant soutenir le niveau sans cesse croissant des dépenses et les hôpitaux pouvant difficilement répondre à la demande grandissante des usagers dans des délais raisonnables, la médecine personnalisée pourrait représenter une avenue prometteuse. En effet, des systèmes miniaturisés et abordables connus sous le nom de laboratoire sur puce (lab on chip), qui permettront d'obtenir en un seul test à domicile ou au chevet du patient un diagnostic sur une quelconque maladie, virus ou bactérie, sont à portée de main.

Les diabétiques peuvent, depuis quelques années, acheter un test de glucose dans une pharmacie et l'utiliser eux-mêmes plutôt que de se déplacer à l'hôpital. C'est en quelque sorte ce dont la médecine rêve depuis des lunes, soit la conception du même type de test mais pour différentes maladies très ciblées.

À cet égard, les micro et nanotechnologies permettront d'ouvrir ce nouveau marché par une offre de tests à faible coût pour le patient. Ces tests permettront d'avoir une réponse dans les minutes qui suivent, et non pas des jours ou des semaines plus tard, comme c'est le cas actuellement avec les laboratoires médicaux.

Comme l'explique le professeur Paul Charette, du Département de génie électrique et de génie informatique : «Depuis dix ans, les chercheurs dans le milieu de la technologie biomédicale pensent que les laboratoires sur puce seront sur le marché l'année prochaine. Le problème est toutefois plus difficile à circonscrire que ce que les gens croyaient au départ.»

En pratique, les systèmes commerciaux de diagnostic médical sur puces sont extrêmement rares en raison de la complexité à produire un dispositif qui peut donner des résultats reproductibles n'importe où dans le monde, et qui assurera la qualité des résultats, test après test. N'oublions pas qu'il faut remplacer l'infrastructure d'un laboratoire complet par quelque chose qui se passe sur une puce.

Sans les micro et nanotechnologies, il ne serait pas possible de fabriquer des laboratoires sur puce. Actuellement, l'ingénierie des matériaux permet de contrôler les propriétés et de miniaturiser les dispositifs. «Faire sur puce ce qui se fait déjà dans les laboratoires aujourd'hui n'est plus de la science-fiction», ajoute le spécialiste de l'instrumentation biomédicale Paul Charette.

Le professeur de la Faculté de génie affirme que tant que le test ne sera pas aussi bon que l'échantillon envoyé en laboratoire, personne ne l'adoptera. «On s'oriente beaucoup vers des laboratoires sur des puces par le biais de tests sur des fluides, que ce soit de l'eau, du sang ou de l'urine», précise le chercheur sherbrookois. La détection de polluants dans l'eau, de virus ou de bactéries dans le sang, des pathogènes, voilà autant de tests qui se font en laboratoire. Cependant, la distance ou les délais de réponse font en sorte que si le patient a besoin d'un diagnostic rapide, le laboratoire sur puce apporte un résultat in situ et à faible coût par opposition à un échantillon qui revient plusieurs jours voire des semaines plus tard.

La puce écologique

À Bromont, Paul Charette mène un projet pilote en collaboration avec l'usine d'épuration des eaux afin de réduire la quantité de chlore utilisée dans le réseau d'eau potable. Avec la technologie actuelle, afin de s'assurer d'éradiquer tous les pathogènes de la matière aqueuse, la municipalité n'a d'autre choix que d'utiliser une grande quantité de chlore. Les laboratoires sur puce permettraient de faire de la surveillance en temps réel à distance et d'ajuster plus précisément le niveau de chlore à injecter dans le réseau selon les besoins.

D'autres applications sont également envisageables pour la surveillance de l'environnement en région éloignée, comme c'est le cas lorsqu'il y a un déversement pétrolier en haute mer, surtout au niveau de la réduction des coûts associés à ce type d'opération avec les méthodes traditionnelles faisant appel aux services d'un cabinet spécialisé en échantillonnage.

Les pharmaceutiques dans la danse?

Le développement d'une nouvelle pilule à commercialiser peut coûter jusqu'à quatre milliards de dollars. Un tel modèle économique est insoutenable pour les industries pharmaceutiques qui réalisent leurs profits grâce aux brevets du passé. En conséquence, celles-ci sont grandement intéressées à faire leurs tests sur des puces dans leur chaîne de développement, ce qui réduirait considérablement les coûts tout en augmentant la vitesse de mise en marché des nouveaux médicaments.

Ainsi, le Consortium québécois sur la découverte du médicament, qui regroupe cinq géants de l'industrie pharmaceutique, a investi 1,8 millions de dollars sur trois ans dans les travaux de recherche d'une équipe dirigée par le professeur Emanuel Escher, de l'Institut de pharmacologie de l'Université de Sherbrooke, dont fait partie le professeur Charette, pour valider et développer de nouveaux médicaments plus rapidement et plus efficacement, à base de laboratoire sur puce.

«Le centre de collaboration MiQro Innovation (C2MI) à Bromont, un partenariat important entre l'Université de Sherbrooke, IBM et Teledyne-DALSA, sera un acteur important de cette chaîne en faisant l'encapsulation de ces puces qui seront à terme utilisées chez les humains», assure le professeur Charette.