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Le fantastique potentiel des nanobiotechnologies se dévoile à Grenoble

Industrie et Technologies
Grenoble du 22 au 24 avril. Nanobiotechnologies II, le colloque organisé par le CEA et la Société de Chimie Industrielle, a fait le point sur la pléthore de développements en cours : systèmes pour la biologie, dispositifs bio

Les nanobiotechnologies combinent les deux disciplines parmi les plus innovantes à l'heure actuelle : les nanotechnologies et les biotechnologies. Pas étonnant qu'elles génèrent de nombreux développements qui concernent, non seulement pour l'analyse biologique, mais aussi dans le domaine des matériaux et de l'électronique.

En effet, au-delà de la seule miniaturisation, les nanobiotechnologies autorisent la conception de systèmes totalement inédits mimant le fonctionnement du vivant (Voir Industrie et Technologies n° 845).

Ce deuxième colloque Nanobiotechnologies, organisé par le CEA (www.cea.fr) et la Société de Chimie Industrielle (www.scifrance.org), recense les principales tendances dans ce domaine depuis la première édition (à Paris en décembre 2001).

1. Nano- et microsystèmes pour la biologie

La possibilité de manipuler de manière individuelle un très grand nombre de cellules vivantes est un thème majeur qui fait appel aux notions de micro et de nanotechnologies.

 Le CEA/Grenoble présentait dans ce cadre son projet MeDICS de puce à cellule, en partenariat avec Silicon Biosystems. Le principe : grâce à un réseau de micro-électrodes capable de créer des champs électriques, on peut faire léviter une cellule et la déplacer à la surface de la puce sans contact. Le prototype actuel est équipé d'une matrice de 320x320 électrodes sur une surface de 0,4 cm2. Cette technique peut s'appliquer à l'analyse d'une biopsie, à la recherche d'une cellule souche, à l'étude des effets d'un médicament sur une cellule ou de la transfection avec des gènes.

La société irlandaise Nanotechnology Group présentait quant à elle une nouvelle technique d'adressage chimique de sondes oligonucléotides sur une puce en silicium. La stabilité de la fixation obtenue permettrait de réutiliser de nombreuses fois une même puce à ADN sans perte significative de performance.

A l'Institut de Biosciences Appliquées de Beer-Sheva (Israël), il est question d'une étonnante technique de nanobio-lithographie. Il s'agit d'une méthode de gravure contrôlée de couches protéiques solides grâce à une enzyme protéolytique pour créer un réseau à échelle nanométrique. Cette technique pourrait s'appliquer au domaine de la nanofluidique pour labos-sur-puce.

Au Leti (Grenoble), c'est le concept de labo-sur-film qui est développé pour des applications de génotypage à haut débit, basé sur le principe d'analyse à flux continu. Ce flux est assuré par un film en mouvement et qui transporte des gouttes d'échantillon biologique. L'analyse inclut des étapes d'amplification, de purification enzymatique... Ce principe convient notamment à l'analyse de SNP, polymorphismes de nucléotides simples.

Une autre équipe du Leti présentait une nouvelle voie de miniaturisation : le concept de microréseau capillaire Capucine. Contrairement aux systèmes actuels sur substrats plats, il s'agit d'adresser des molécules biologiques (ADN, peptides ou protéines) à l'intérieur d'un tube capillaire de diamètre interne de 100 microns.

2. Dispositifs biomimétiques

Que la technologie s'inspirer du vivant n'est pas exactement nouveau, sauf que maintenant il lui devient possible de le faire... à échelle nanométrique.

A l'Institut Européen de Chimie et Biologie (IECB, à Bordeaux), des surfaces biomimétiques sont conçues à partir de matrices 2D de protéines sur des bicouches lipidiques elles-mêmes supportées sur une substrat solide. Cette voie est explorée pour le développement de nanobiocapteurs.

Au Laboratoire de Génie Enzymatique et Biomoléculaire (LGEB, à Villeurbanne), le principe d'auto-assemblage de biomolécules est appliquée pour la construction de structures biomimétiques adaptées à la recherche en biocatalyse. Le but des chercheurs est d'immobiliser une enzyme, l'acétylcholinestérase, dans une position orientée à la surface d'une matrice lipidique pour étudier son comportement biocatalytique.

A l'Université de Technologie de Sydney, les chercheurs tentent de mieux comprendre le fonctionnement des membranes cellulaires pour s'en inspirer pour la conception de nouveaux nanocapteurs ultrasensibles. En partenariat avec l'Université de Californie à Santa Barbara, ils étudient notamment le fonctionnement des protéines qui assurent le transport de particules chargées à travers les membranes cellulaires.

3. Biomolécules pour matériaux et électronique

A l'Université de Wollongong (Australie), les chercheurs tentent de contrôler les interactions entre biomolécules grâce à des polymères conducteurs intrinsèques. Ils s'intéressent en particulier au polypyrrole pour contrôler les interactions du type antigène-anticorps ou enzyme-substrat. Autre application envisageable : la culture de cellules nerveuses sur un tel support polymère conducteur. Il apparaît que des stimuli électriques peuvent alors stimuler la croissance des cellules nerveuses.

Du côté de l'Université de Sydney, il est question de fixer des brins d'ADN sur des nanotubes de carbone pour les manipuler et assembler sous forme de nanocircuits électroniques.

A l'Institut de Biologie et de Chimie des Protéines (IBCP, à Lyon), des travaux portent sur des films à base de molécules biologiques pour des applications qui vont des biocapteurs aux revêtements biocompatibles. Les chercheurs étudient des alternatives aux méthodes actuelles de fabrication de tels films, comme la production de couches moléculaires à partir d'une solution (Langmuir-Blodgett) ou par greffage chimique de chaînes de biopolymères. Ils proposent une méthode de déposition par laser pulsé pour produire des couches minces à partir d'acides aminés ou de protéines.

Michel Le Toullec

Pour en savoir plus
- Puce à cellule du CEA/Grenoble :
http://www-dsv.cea.fr/content/cea/d_dep/d_drdc/d_biopuces/MeDICS.htm
- NanoTechnology Group : http://www.nmrc.ie/projects/opamd/OPAMD_NMRC.html
- Institut de biosciences appliquées (Beer-Sheva, Israël) :
http://www.bgu.ac.il/IAB/
- Leti/Grenoble : http://www-leti.cea.fr/
- Institut Européen de Chimie et Biologie :www.iecb-polytechnique.u-bordeaux.fr
- Laboratoire de génie enzymatique et biomoléculaire : http://lgeb.univ-lyon1.fr/menu.htm
- Université deTechnologie de Sydney : http://www.uts.edu.au
- Université de Wollongong : http://www.uow.edu.au/
- Institut de Biologie et de Chimie des Protéines http://antheprot-pbil.ibcp.fr/

 


 

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