Détection innovante et sensible d’une lignée cellulaire cancéreuse à l’aide d’un prototype de biopuce basé sur un capteur GMR à des fins diagnostiques

Depuis plusieurs années, le développement de techniques de diagnostic rapides, sensibles, portables et peu coûteuses suscite un intérêt croissant dans le domaine de la santé, tant pour la médecine de ville que pour la médecine d’urgence. Les chercheurs en questions ont précédemment démontré la preuve de concept d’une biopuce microfluidique brevetée à base de capteurs à Magnéto-Résistance Géante ou GMR (développés au LNO) disposés de part et d’autre d’un canal microfluidique qui permet la détection dynamique individuelle de cibles biologiques marquées magnétiquement par des billes fonctionnalisées (au LERI) par des anticorps dirigés contre la cible d’intérêt [1].

Cette étude a été poursuivi en évaluant un certain nombre de critères qui définissent un test de diagnostic terrain (critères REASSURED définis par l’OMS, figure 1) sur une lignée cellulaire de myélomes murins en matrice semi-complexe (milieu de culture).

**Figure 1 :** critères REASSURED définis par l’OMS auxquels doivent répondre les tests de diagnostic de terrain.

Sans intérêt clinique, cette cible biologique présente l’avantage d’être non pathogène (et peut donc être étudiée en dehors des laboratoires à haut risque biologique de type L2 ou L3), facilement cultivable in vitro et de taille suffisamment grande (diamètre entre 7 et 10 µm) pour pouvoir vérifier visuellement son marquage magnétique à l’aide d’un simple microscope optique (figure 2B). Les résultats obtenus, présentés sur la figure 2A, sont très encourageants et compétitifs par rapport aux techniques existantes [2]. En effet, la sensibilité de cette biopuce GMR est de l’ordre de de 5×10² cellules/mL en milieu de culture. Un échantillon de 1mL peut être passé en 30 minutes dans la biopuce. Un autre atout de cette technique repose sur la simplicité des différentes étapes de manipulation, sans étape de lavage ni centrifugation. La spécificité reste satisfaisante y compris après l’ajout de cellules non pertinentes dans l’échantillon. Il est important de noter que l’ensemble de ces critères ont été évalués dans un laboratoire de recherche en biologie (le LERI) afin d’être dans les mêmes conditions de bruit environnemental que n’importe quelle autre technique de diagnostic.

**Figure 2** : Détection des objets magnétiques par la biopuce GMR.
*A – Représentation graphique des objets magnétiques détectés par la biopuce.*
*B – Photographie au microscope optique de l’échantillon positif présenté en A.*
*C – Descriptif des objets magnétiques présents sur la photo B et de leur détection et traitement par la biopuce.*

Enfin, dans le cadre d’un contrat POC in Labs en collaboration avec le LETS, le dispositif est en cours de miniaturisation pour être facilement transportable (figure 3). Un nouvel aimant d’un diamètre interne de 10 cm beaucoup plus léger de type Halbach (dans lequel est inséré la biopuce pour la polarisation des billes magnétiques) a été conçu au LNO et des mallettes pour l’électronique et le transport du dispositif sont fabriquées au SPEC.

**Figure 3 :** mallettes de transport, aimant de Halbach avec la biopuce GMR.

D’autre part, en ajustant certains paramètres (taille du canal microfluidique de la biopuce et type d’anticorps couplés aux billes magnétiques), la technologie peut être adaptée à une grande diversité de cibles biologiques, montrant sa facilité d’implémentation et sa polyvalence. C’est ainsi que, dans le cadre d’une collaboration avec l’hôpital Béclère (le laboratoire Bactériologie et Hygiène), ces chercheurs orientent désormais leurs travaux vers la détection de bactéries et levures à intérêt pour le diagnostic du sepsis. A ce titre, les chercheurs ont intégré l’IHU-SEPSIS (Institut Hospitalier Universitaire dont le CEA est partenaire) créé en 2023 et dont l’objectif est de réduire de moitié, en dix ans, la mortalité et les séquelles liées au sepsis. Cette maladie est due à une réponse immunitaire incontrôlée suite une infection qui se propage alors dans le sang pouvant mener à la mort du patient. Ils participent au « workpackage 7 » de cet IHU dont le sujet s’étend du développement de méthodes innovantes pour le diagnostic jusqu’à la conception d’un démonstrateur de test rapide et multiplexe.

Références :

[2] Innovative and sensitive detection of a cancer cell line using a GMR sensor-based biochip prototype for diagnosis purposes, Sens. Diagn., 2025,4, 596-608.
[1] Proof of concept of a two-stage GMR sensor based lab-on-a-chip for early diagnostic tests, Lab Chip, 2022, 22, 2753–2765.

Voir le fait marquant antérieur :

« Preuve de concept d’une biopuce « 2 étages » à base de capteurs GMR pour du diagnostic précoce » (2022).

Contact CEA :

Guénaëlle Jasmin (IRAMIS/SPEC/LNO) , : Cécile Féraudet-Tarisse (Joliot/SPI/LERI) , Agathe Trillat (IRAMIS/SPEC/LNO) .