Apparu au début des années 1990, le concept de biopuce, ou “puce ADN”, repose sur une technologie pluridisciplinaire au confluent de la micro-électronique, de la chimie combinatoire, de l’analyse d’images et de la bio-informatique. Il exploite le phénomène de l’hybridation au cours duquel les brins d’ADN complémentaires ?”adénine et thymine, cytosine et guanine?” s’unissent pour reformer la double hélice d’ADN.
Méthode des comparaisons
Pour identifier une séquence nucléotidique, c’est-à-dire l’enchaînement des bases d’un fragment d’ADN, elle est mise en relation avec d’autres brins d’ADN de séquence connue, comme ceux responsables d’une maladie, afin de la diagnostiquer. Pour mettre ce principe en application, les brins du patient sont confrontés à un grand nombre de brins synthétiques représentant les gènes de sa maladie. Ces brins, appelés “sondes”, sont fixés en grandes quantités sur une petite surface (moins de 3 cm2) composée de silicium, de verre, de métaux ou de polymères, pour former la biopuce.Pionnière de cette industrie avec une première commercialisation en avril 1996, la société Affymetrix demeure le leader incontesté avec plus de 40 % de parts de marché dans le monde et le précieux appui de Glaxo Smith Kline, qui détient 8 % du capital. La start-up californienne a cependant suscité une cinquantaine d’émules qui développent leurs propres méthodes de fabrication et d’adressage des brins d’ADN sur des supports variés.“Majoritairement employées dans le profil d’expression des gènes, le génotypage et le séquençage pour la R&D pharmaceutique et universitaire, ces biopuces (les “microarrays”) trouvent leurs principales applications industrielles dans les tests cliniques, l’analyse agroalimentaire et environnementale, et la thérapie personnalisée”, explique Eric Mounier, responsable veille technologique de Yole Développement.Dans sa dernière étude Biofab, From technologies to products and devices, le cabinet distingue trois principaux types de microarrays : les puces de basse densité (moins de 1 000 sondes), de moyenne densité (1 000 à 10 000 sondes) et de haute densité (plus de 10 000 sondes). Sur le marché des biopuces de basse densité, “les sociétés Xanthon, CMS, Apibio ou Cantion utilisent des microtechnologies, couplées à la détection microchimique, pour la fabrication des puces, tandis que Nanogen et Combimatrix proposent de la détection optique”, précise l’étude. Selon elle, la conception de puces à moyenne densité est rendue possible grâce à de nouveaux procédés de fabrication comme le tamponnage ou stamping (Corning), les micro-billes (Illumina, Luminex), les puces poreuses (Pamgene, Metrigenix) ou les puces sur polymères (Exiqon/Steag Microparts). Sur ce segment, Incyte, Genomic Solutions, ou Agilent développent des lames spottées (dépôts mécaniques de sondes), Clontech ou Display System Biotech proposent des membranes spottées. Quelques sociétés comme Nimblegen, Affymetrix, Protogene ou Agilent travaillent, elles, sur des microarrays à haute densité.En amont, des composants microfluidiques en silicium, verre ou polymères sont développés pour accélérer et simplifier l’étape de la préparation des échantillons dans les expérimentations génomiques et protéomiques. Aujourd’hui, ces composants sont essentiellement utilisés dans la R & D pharmaceutique, l’industrie de l’instrumention et le test médical pour le criblage haut débit (High Throughput Screening ou HTS) avec des plaques de titration miniaturisées ou des têtes d’impression.Aux États-Unis, “l’accès au marché est dominé par les sociétés d’instrumentation comme Caliper (Agilent) ou Micronics (Honeywell). En Europe, on essaie de vendre directement les composants”, explique Eric Mounier. “Les États-Unis dominent largement le marché des biopuces, mais l’Europe est le marché le plus avancé en ce qui concerne la détection des protéines à travers des sociétés comme le Suédois Biacore, note Michel Provence, chef de projet biotechnologies chez Yole Développement. D’autre part, le Vieux Continent est pionnier dans la microréplication [microemboutissage] en polymères de composants microfluidiques “. L’utilisation des polymères permettra en effet de produire à moindre coût des composants de seconde génération, jetables et biocompatibles.
Quatre sart-up qui comptent dans les biopuces :
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