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Peser les molécules pour mieux les identifier

Hugo Leroux

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Peser les molécules pour mieux les identifier

Ce capteur mesure la variation des vibrations d'une poutre sur laquelle on pose une molécule.

© Scott Kelber and Michael Roukes

Une équipe commune de chercheurs du Caltech (California Institute of Technology) et du CEA vient de créer le premier détecteur mécanique capable de mesurer la masse d'une molécule unique. Basée sur des nano-composants, la technologie identifie les particules ou molécules en temps réel. Les applications sont nombreuses, notamment dans le diagnostic médical.
 

La "balance" miniature mise au point par les chercheurs du Caltech et CEA-Leti repose sur l'utilisation de composants à l’échelle nanométrique, des NEMS (NanoElectroMechanical Systems). Le réceptacle de cette balance consiste en une "poutre" résonante en silicium. Lorsqu’une particule ou une molécule se pose dessus, la fréquence de vibration de la poutre change. D’après l'analyse des changements de fréquence, les chercheurs parviennent à déterminer la signature de la molécule.

Le fonctionnement de ce nouvel outil a été démontré en pesant un anticorps appelé Immunoglobuline M (IgM), parmi toutes les espèces présentes dans un échantillon de sang. En mesurant les différentes masses envoyées sur le détecteur, les chercheurs ont compté et identifié les différents types d'IgM présents dans l'échantillon étudié. Cette expérience laisse espérer une avancée significative dans les diagnostics médicaux. Par exemple, certaines répartitions de molécules d'IgM sont  révélatrices de certains de cancers.

Cette capacité de diagnostic ultra sensible et en temps réel pourrait aussi profiter aux biologistes qui étudient les mécanismes moléculaires d'une cellule complète. Les spectromètres de masse, habituellement utilisés, ne permettent pas l'étude de particules dont la masse est trop importante, comme des protéines ou des virus.

La prochaine étape consiste à développer des détecteurs commerciaux. "Avec l'utilisation de procédés issus de la microélectronique, nous sommes sur la bonne voie pour réaliser de tels instruments" précise Hughes Metras du CEA-Leti. "Le détecteur pourrait par exemple être utilisé dans des spectromètres de masse commerciaux afin d'augmenter leur gamme de mesure".

Le tandem CEA – Caltech s’était déjà illustré sur la technologie des NEMS en créant la start-up Apix. Sur un schéma similaire, Apix développe des analyseurs de gaz pour le suivi de la qualité de l’air et l’analyse des gaz industriels.
 
Hugo Leroux

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