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Taille réduite et rapidité accrue : le diagnostic sur micropuce

 

Grâce à un test d’un nouveau genre, nous souhaitons accélérer le diagnostic des résistances aux antibiotiques. Nous développons à cette fin un procédé miniaturisé afin d’analyser directement différents germes sur une micropuce.

​Description du projet (projet de recherche terminé​)

La multiplication des agents pathogènes n'est plus nécessaire

Actuellement, plusieurs heures voire plusieurs jours sont nécessaires pour déterminer si un germe est résistant. Ce délai est souvent trop long lorsque les médecins doivent prendre des décisions thérapeutiques. La partie la plus longue des procédures de diagnostic courantes consiste à multiplier les agents pathogènes à partir des échantillons prélevés. C'est pourquoi de nouvelles approches visent à fournir des résultats précis même avec un nombre beaucoup plus faible de bactéries. Dans le cadre d'un projet du PNR 72, une équipe dirigée par Petra Dittrich de l'ETH Zurich a mis au point une méthode permettant de fixer et d'analyser de très petites quantités de germes sur une micropuce. L'étape de la multiplication est supprimée, de sorte qu'une évaluation est déjà possible après 2,5 heures.

La micropuce contient des centaines de petites cases remplies de capteurs d'oxygène à base de nanoparticules et d'antibiotiques. Les bactéries contenues dans un liquide sont déposées sur la puce à l'aide d'une pipette afin que les cases se remplissent. Les compartiments sont ensuite scellés avec un film transparent étanche à l'air. Si la bactérie est sensible à l'antibiotique utilisé, elle meurt; si elle est résistante, elle survit. On peut le déterminer au microscope en observant la consommation d'oxygène de la bactérie. Lors d'expériences avec différents types de bactéries, les différences entre les bactéries sensibles et résistantes sont devenues apparentes après environ 1,5 heure; les scientifiques ont obtenu des résultats fiables après environ 2,5 heures. Ces délais variaient légèrement selon le type de bactérie.

Observer des processus réels

Petra Dittrich et son équipe ont également mis au point une autre variante de leur micropuce qui permet de remplir d'abord les cases avec le liquide contenant les bactéries et d'ajouter un antibiotique ultérieurement. Ce procédé est utile à des fins de recherche car il donne l'opportunité aux scientifiques d'étudier ce qu'il se passe réellement lorsque des médicaments sont administrés. Il permet notamment de simuler des fluctuations de concentration et d'observer au microscope leur effet sur la reproduction des bactéries. Cela peut fournir des indices importants sur l'émergence des résistances.

Avec leur projet, les chercheuses et les chercheurs ont démontré que des méthodes basées sur les micropuces pourraient être utiles pour diagnostiquer rapidement les résistances aux antibiotiques. Par ailleurs, comme tous les instruments nécessaires sont de petite taille, cette approche est prometteuse pour le diagnostic "point of care", dans les cabinets médicaux par exemple, et notamment dans les régions où l'infrastructure médicale est peu développée et où les grands laboratoires de diagnostic font défaut. Petra Dittrich et son équipe poursuivent actuellement le développement de cette technologie dans le cadre du Pôle de recherche national AntiResist. 

État : septembre 2021​

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Titre original

Microfluidic device for ultrarapid phenotypic susceptibility testing of pathogenic microbes

Responsables de projet

  • Prof. Petra Dittrich, Laboratorium für Organische Chemie ETH Zürich, Zürich
  • Dr. Adrian Egli, Labormedizin, Universitätsspital Basel, Basel
  • Dr. Martin Held, Departement für Biosysteme und Ingenieurwissenschaften, ETH Zürich, Basel

 

 

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Prof. Petra Dittrich Laboratorium für Organische Chemie ETH Zürich Gebäude HCI / E 313 Vladimir-Prelog-Weg 1-5/10 8093 Zürich +41 44 632 43 77 petra.dittrich@bsse.ethz.ch