Une nanopincette en silicium permettra prochainement d’effectuer des tests biologiques au niveau moléculaire, avec des applications possibles pour la santé ou l’environnement. Elle a été conçue et élaborée par le LIMMS, un laboratoire commun au CNRS et à l’Université de Tokyo. Dominique Collard fait le point sur ce nouveau procédé.
Une nanopincette en silicium permettra prochainement d’effectuer des tests biologiques au niveau moléculaire, avec des applications possibles pour la santé ou l’environnement. Elle a été conçue et élaborée par le LIMMS (Laboratory for integrated micro mechatronics systems, intégré à l’équipe du professeur Hiroyuki Fujita), un laboratoire commun au CNRS et à l’Université de Tokyo. Dominique Collard, qui codirige le laboratoire avec le professeur Teruo Fujii, fait le point sur ce nouveau procédé.
Dominique Collard : La nanopincette en silicium est constituée de deux bras se terminant par deux pointes en vis-à-vis avec un écartement de l’ordre de 10 microns. Sa première fonction, la plus importante, est d’attraper les molécules dans une solution. On trempe l’extrémité de la pincette dans une solution qui contient de l’ADN et on applique une différence de potentiel au niveau des deux pointes. On parvient ainsi à attirer un faisceau de molécules entre les deux extrémités. Ensuite, un actionneur tire sur l’ADN et écarte les molécules. Enfin, dernière fonction, un capteur de déplacement permet de savoir dans quelle mesure l’ADN se déforme. On peut utiliser la nanopincette soit dans l’air, soit en solution.
La nanopincette est un outil de caractérisation biomécanique de l’ADN ou d’autres types de molécules. C’est aussi un moyen de caractériser les interactions moléculaires. Elle peut permettre d’étudier de manière plus spécifique un gène dans l’ADN. On peut aussi étudier les interactions d’une protéine avec un gène ou encore faire du screening de médicament. On fait réagir l’ADN du patient avec une molécule pour voir s’il sera réactif à cette protéine. Cela se fait pour l’instant avec des pipettes, ce qui induit un important bruit de fond. Au niveau environnemental, on pourrait détecter des molécules polluantes particulières.
Les systèmes déjà existants comme les pinces optiques concernent surtout la physique expérimentale. La nanopincette devrait servir pour des tests systématiques. Le test ne demande qu’une dizaine de minutes, contre une journée à une semaine pour d’autres tests, qui demandent par ailleurs des équipements très chers.
Nous en sommes encore au niveau de la R&D. Nous commençons à travailler sur quelques protocoles biologiques et nous continuons à développer cet outil. Si cela débouche sur une ou deux applications, nous mettrons en œuvre un procédé de fabrication, soit par l’intermédiaire d’une entreprise existante, soit en créant une start-up.
La nanopincette résulte d’un savoir-faire développé au laboratoire depuis plus de dix ans. Il s’agit avant tout d’ingénierie avancée. En tant que procédé MEMS (microsystème électromécanique), cela nécessite de rassembler un savoir-faire conséquent.
Il s’agit d’une initiative du CNRS qui date de 1992. Cela répondait à une politique plus générale pour développer les micro et nanosystèmes. Le laboratoire accueille une vingtaine de Français pour des missions de deux à quatre ans. Cette coopération donne ainsi la possibilité à des chercheurs de se détacher des préoccupations nationales pour se lancer sur de nouveaux sujets ou se ressourcer. Cela a abouti à cinq ou six transferts de technologie lors du retour de chercheurs en France. Pour les Japonais, cela permet de mettre en avant une politique de collaboration internationale active et de stimuler les chercheurs. Le laboratoire LIMMS travaille principalement dans le domaine des MEMS avancés, des nanotechnologies et dans des BioMEMS.
Les deux cultures mènent à des approches très complémentaires. Les Japonais ont une culture orientée vers la technologie, ils n’ont pas peur de développer des dispositifs, de faire des expériences. Les Français se situent plus au niveau de l’optimisation.
Le niveau de préoccupation me semble moindre au Japon. Il existe une ouverture par rapport au risque. En France, il serait impossible de coupler un laboratoire MEMS avec un laboratoire de biologie dans un même lieu.ParcoursLillois d’origine, Dominique Collard est ingénieur ISEN (Institut supérieur d’électronique du Nord) diplômé en 1980. Il a ensuite effectué une thèse en physique des matériaux (1984). Il est parti au Japon en post-doc chez Toshiba avant d’intégrer le CNRS en France, à l’IEMN (Institut d’électronique, de microélectronique et de nanotechnologie) à Lille. Il a ouvert et dirigé le LIMMS au Japon (1995-1997). Après un transfert de technologie MEMS au retour à l’IEMN, il est passé au grade de directeur de recherche. Depuis 2005, il a de nouveau rejoint le LIMMS d’abord en tant que chercheur, puis directeur à compter de septembre 2007.Auteur de plus de 200 publications et de quatre brevets, Dominique Collard a reçu la médaille de bronze au CNRS, le titre de professeur de l’Université de Tokyo et celui de Chevalier de l’ordre des palmes académiques (juillet 2004).
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