La détection de biomarqueurs dans des fluides biologiques est une étape essentielle du diagnostic de plusieurs maladies et indispensable à leur traitement. Ces biomarqueurs sont souvent présents en quantité très faible nécessitant une étape de concentration. Leur analyse s’effectue usuellement par spectrométrie de masse à partir d’un volume d’analyte déposé puis séché sur une plaque. Les phases de dépôt et d’évaporation des gouttes sont des étapes essentielles qui gouvernent la qualité, l’efficacité et la sensibilité de l’analyse. Cette méthode manque cependant d’homogénéité et de reproductibilité avec une grande variabilité sur un même dépôt ou d’un dépôt à l’autre.

Dans cette perspective le laboratoire LIONS du NIMBE, en collaboration avec le Service d’Ingénierie Moléculaire des Protéines (IBiTec-S/SIMOPRO) a récemment développé un procédé DMF-MALDI (en anglais : Droplet Microfluidic-Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation) interfaçant une puce microfluidique digitale à un spectromètre de masse MALDI-TOF (MALDI - Time of Flight). Appliqué aux peptides, ce procédé permet d’augmenter fortement leur détection et d’analyser des solutions de concentrations initiales sub-nanomolaires (< 10^-9 mol/l).

La recherche de biomarqueurs volatils en vue d’un diagnostic non-invasif de pathologies telles que le cancer ou de maladies infectieuses comme la tuberculose, est un enjeu médical majeur. Dans le cadre du projet COVADIS, l’équipe Capteurs Chimiques d’IRAMIS/NIMBE/LEDNA, en collaboration avec BioMérieux et IRAMIS/LYDIL, a exploré la possibilité de détecter un marqueur spécifique de la tuberculose active, l’acide nicotinique, présent chez les patients infectés par Mycobacterium tuberculosis. Le défi est de trouver une méthode d’analyse simple et peu coûteuse pouvant rivaliser avec la méthode d’amplification de l’ADN recommandée par l’Organisation Mondiale de la Santé, mais qui reste chère pour les pays pauvres malgré un coût négocié.

La molécule-sonde choisie est un sel de lanthanide, le nitrate de terbium, Tb(NO₃)₃, dont la luminescence dans le domaine visible est exaltée en présence d’acide nicotinique. Ce dernier forme avec le sel de terbium un complexe stable et joue le rôle d’antenne pour absorber efficacement les photons d’excitation et transférer l’énergie d’excitation vers l’ion lanthanide qui luminesce intensément. Pour s’affranchir de l’interférence des autres métabolites présents dans le condensat d’haleine, qui diminue l’intensité de luminescence, les chercheurs exploitent la différence de volatilité entre ces interférents et l’acide nicotinique. Le piégeage des composés volatils par des éponges nanoporeuses permet de recouvrer la luminescence intense des complexes de terbium signalant la présence d’acide nicotinique.

La simplicité de la méthode et son coût modique, comparé à la méthode d’amplification de l’ADN, fait de la détection de métabolites volatils une voie particulièrement prometteuse pour le diagnostic non-invasif de la tuberculose.