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Des gouttelettes pour détecter l’ADN tumoral

19/05/2011

Lorsqu’elles meurent sous l’effet d’un cancer, les cellules tumorales déversent leur contenu dans le milieu intracellulaire. Ce contenu, en particulier l’ADN des cellules, se retrouve ensuite dans les liquides biologiques du patient : le sang, la lymphe, l’urine... Comme le développement de la plupart des cancers fait intervenir des facteurs génétiques, une simple analyse de sang ou d’urine pourrait en théorie révéler la présence d’ADN tumoral et donc d’un cancer. Et ce, dès la mort des premières cellules cancéreuses, donc à un stade très précoce.

Malgré ces belles promesses, il y a un hic qui explique pourquoi les médecins ne peuvent encore traquer les cancers dans les fluides biologiques : l’ADN tumoral n’y est présent qu’à l’état de traces. Dans le sang, par exemple, il représente moins de 0,01% de tout l’ADN qui s’y trouve sous forme diluée. Or les méthodes d’analyse classiques d’ADN ne sont pas assez sensibles pour détecter de si faibles quantités. C’est tout l’intérêt de la technique qu’ont développée des chercheurs du CNRS,  de l’université de Strasbourg, de l’université Paris Descartes et de l’Inserm, en collaboration avec une équipe allemande du Max Planck institute et une société américaine (Raindance technologies). Déceler des seuils d’ADN
20 000 fois inférieurs à ce qui se faisait avant en clinique, telle est la prouesse que cette technique réalise.

Comment fonctionne-t-elle ? Une première étape consiste à répartir l’ADN extrait d’un échantillon biologique dans des millions de gouttelettes suffisamment petites pour que chacune ne contienne qu’un seul gène cible. Puis, cet ADN est amplifié grâce à des méthodes de multiplication moléculaires modernes. Simultanément, des molécules fluorescentes spécifiques à chaque gène viennent interagir avec l’ADN. Cette phase primordiale fournira une sorte de code couleur des gènes. En effet, les gouttelettes sont ensuite guidées, une par une, à l’intérieur de sillons de taille microscopique où elles sont analysées par laser : la couleur des molécules fluorescentes révèle alors quel gène se trouve dans la gouttelette. Si la gouttelette émet du rouge, par exemple, l’ADN est sain. Si elle est verte, il est tumoral. Si la gouttelette n’émet pas de fluorescence, elle ne contient pas le gène ciblé. Un simple comptage des taches colorées permet alors de connaître la concentration en ADN tumoral.

Les chercheurs ont appliqué avec succès leur méthode sur un oncogène (gène ayant le potentiel de provoquer un cancer) appelé KRAS (associé à des leucémies et à des divers cancers, comme ceux du côlon, du pancréas ou du poumon). L’ADN qui portait ce gène était issu de lignées cellulaires de laboratoire. Reste maintenant à tester le nouvel outil d’analyse dans un cadre thérapeutique. Une étude clinique est d’ores et déjà prévue. Si elle réussit, les médecins disposeront d’une « arme anticancer » redoutable, non seulement pour détecter la présence de tumeurs mais également pour proposer des traitements. L’agressivité du cancer, sa sensibilité aux traitements existants et son risque de récidive après un traitement local : toutes ces informations sont en partie écrites dans l’ADN tumoral. En les lisant avec la technique des microgouttelettes, l’oncologue pourrait bénéficier d’un outil d’aide au diagnostic efficace, pour prévoir l’évolution de la maladie comme pour élaborer une stratégie thérapeutique.

Publication :
Quantitative and sensitive detection of rare mutations using droplet-based microfluidics
Pekin D., Skhiri Y., Baret J.-C., Mazutis L., Millot F., El Harrak A., Le Corre D., Laurent-Puig P., Griffiths A.D., and Taly V.
Lab on a chip, 19 mai 2011, doi:10.1039/C1LC20128J.