PARIS SCIENCES & LETTRES (PSL)
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Myriade, une startup à la recherche des objets nanométriques

Virus, vésicules ou oxydes métalliques, les milieux aqueux contiennent des corpuscules de quelques dizaines de nanomètres dont l’identification est aujourd’hui un enjeu majeur. Mais jusqu’à présent il fallait pour les détecter des technologies lourdes et coûteuses, comme le microscope électronique. Des chercheurs de l’ENS-PSL et de l’ESPCI-PSL ont imaginé une technologie optique innovante qui permet la détection et la caractérisation rapide de ces objets. Les applications sont très variées, de l’immunothérapie à la surveillance de la pollution.

Tuesday
10
April 2018
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Paris Innovation Review - Myriade met en œuvre une méthode innovante de détection et de caractérisation des objets nanométriques. Dans quels milieux ? Et quels objets parle-t-on précisément?

Claude Boccara – Jusqu’à présent, nous travaillons principalement sur des milieux liquides, mais la technologie permet aussi de traquer ces objets dans des milieux gazeux, dans l’air, par exemple.

Même en se limitant aux liquides, cela ouvre sur des milieux très variés, du corps humain aux océans. C’est d’ailleurs dans le cadre d’une mission océanographique qu’a germé la première intuition de notre technologie. Martine Boccara, ma sœur, est chercheuse à l’Institut de Biologie de l'École Normale Supérieure (ENS-PSL). Son travail porte principalement sur les populations de virus en milieu aquatique. Les virus, comme vous le savez sans doute, sont aux frontières du vivant : ils contiennent de l’ADN mais n’ont pas toutes les caractéristiques de la vie organique – par exemple ils ne peuvent se reproduire seuls et ont besoin d’une cellule hôte. Ils sont tout petits : de 30 à 100 nanomètres, soit bien moins qu’une bactérie. On ne peut pas les voir au microscope optique, dont la résolution est de 500 nanomètres. Il faut disposer d’un microscope électronique pour les observer.

Les virus sont surtout connus comme des agents pathogènes, parfois terrifiants – on pense au virus d’Ebola, par exemple. Mais ils font aussi l’objet d’un intérêt renouvelé dans le cadre de ce que l’on appelle la phagothérapie, une méthode développée dans les années 30 qui utilise des virus bactériophages (qu’on appelle aussi « phages »). Elle a été marginalisée par la découverte des antibiotiques, mais ceux-ci sont aujourd’hui victimes de leur succès : de plus en plus de bactéries sont résistantes et la phagothérapie reprend tout son intérêt.

Il y a quelques années, en participant au projet interdisciplinaire Tara Oceans  pour l’étude du plancton, Martine a commencé à réfléchir sérieusement aux limites des technologies disponibles pour détecter et caractériser les virus en milieu marin : analyses chimiques ou microbiologiques, microscopie électronique, techniques laser. Toutes ces techniques ont en commun de suivre une catégorie précise de nanoparticules. Elles sont très pratiques quand on sait déjà ce que l’on cherche, mais trouvent leurs limites dès lors qu’on essaie de caractériser un champ entier. Certaines, en outre, ne supportent qu’un environnement de laboratoire – un environnement simple, isolé, protégé des bruits et des vibrations, par exemple. Enfin, elles sont souvent coûteuses.

Et si d’autres méthodes étaient possibles ? Nous en avons discuté, et très vite a émergé l’idée d’utiliser des méthodes optiques de grande sensibilité, des caméras d’une résolution d’un ou deux millions de pixels appliqué à un champ très réduit : environ 100 microns par 100 microns. Restait à déterminer la façon de traiter les données recueillies : comment caractériser les nano-objets présents dans le champ de ces caméras?

Quelle solution avez-vous développée?

Le cœur de la technologie est ce qu’on appelle l’interférométrie. C’est une méthode de mesure qui exploite les interférences entre deux ondes. Les interféromètres sont très utilisés dans l’industrie, où ils ont de nombreuses applications. La méthode que nous avons développée est une interférométrie optique. Elle articule une prise de données, en l’occurrence un film de quelques secondes, et une analyse de ces données, qui traite et analyse le niveau de lumière diffusé par les nano-objets. Pensez à des grains de poussière dans un rayon de soleil : vous ne voyez pas les grains eux-mêmes, mais vous voyez la lumière qu’ils diffusent. C’est le même principe. Notre technologie ne « voit » pas les nano-objets eux-mêmes, mais un effet lumineux qui nous permet de détecter leur présence et de les caractériser (quel mouvement, quelle taille, etc.). Nous mesurons la quantité de lumière diffusée par les objets (qui est fonction de la taille et de l’indice de réfraction) et le type de mouvement qui les anime.

Pensez à des grains de poussière dans un rayon de soleil: vous ne voyez pas les grains eux-mêmes, mais la lumière qu’ils diffusent.

Par exemple, des particules inorganiques, disons des oxydes métalliques, sont animées d’un mouvement aléatoire (dit « brownien ») qui permet de les identifier. On peut les différencier les unes des autres parce que les caractéristiques de ce mouvement dépendent principalement de leur taille.

Les virus, eux, sont animés d’un mouvement très différent, dans une seule direction. Là encore cela permet, quand on filme un champ dans lequel évoluent une ou deux centaines de particules, de les détecter facilement.

Vous évoquez des virus, des particules métalliques. Votre méthode permet-elle de détecter et de caractériser d’autres objets nanométriques?

Oui, et vous allez voir que cela nous amène vers les applications. Parmi les objets nanométriques, ce qu’on nomme les vésicules, qui sont des groupes de molécules auto-organisées, avec une membrane et un cœur aqueux. La membrane est une bicouche de tensioactif. Les vésicules sont secrétées par les cellules et sont en quelque sorte des messagers biologiques.

Détecter leur présence, les compter et les caractériser permet de caractériser un milieu, par exemple les fluides vitaux qui circulent dans le corps humain ou l'intérieur des intestins : ces messagers sont impliqués dans certaines pathologies, et leur détection est un élément de diagnostic. Il en va de même pour les virus.

Dans le même esprit, la détection, la caractérisation et le comptage des oxydes métalliques peuvent aider à qualifier un environnement, en mesurant par exemple la pollution d’une rivière, d’un lac.

La détection rapide et fiable de ces différents objets nanométriques est un enjeu dans différents contextes, et on voit ici se profiler des usages. Des secteurs comme la médecine (phagothérapie, immunothérapie, diagnostic), l’environnement, l’agriculture peuvent profiter de cette avancée, d’autant qu’une grande partie de notre technologie est automatisable. Elle présente un autre avantage : une analyse ne demande qu’une faible quantité de produit, une économie d’échelle qui dans certains contextes peut faire la différence.

Votre technologie est brevetée et une startup, Myriade, a été créée pour développer son exploitation.

Oui, les statuts ont été déposés fin septembre et nous sommes passés assez vite au développement. Un prototype a été réalisé, et cinq démonstrateurs sont en cours de déploiement chez cinq « leaders d’opinion », des laboratoires publics ou privés dont nous recueillerons le feedback ; cela va nous servir à la fois à identifier les usages les plus intéressants (et donc les marchés les plus porteurs), mais aussi à constituer une référence pour la mise sur le marché. 

Nous nous sommes appuyés sur les services de valorisation de l'Institut Langevin, dont je fais partie, de l’ESPCI et de PSL, ainsi que sur Quattrocento, un « company builder » spécialisé dans les sciences du vivant. Ils font l’interface avec les marchés, et contribuent ainsi à profiler la technologie et à la définir non plus seulement comme un objet scientifique original, mais comme un dispositif orienté vers des usages. La simplicité de notre technologie, sa capacité à faire des mesures dans des milieux complexes, sa robustesse et sa capacité à fonctionner dans un environnement qui n’est pas celui, ultra-protégé, d’un laboratoire, tout cela peut définir un produit susceptible de répondre aux besoins d'utilisateurs dans divers secteurs, comme ceux que j'ai cités mais aussi d'autres, à peine émergents, comme la biologie de synthèse. Mais le développement commercial, qui passera par des choix stratégiques, n’épuise pas le potentiel de la technologie, et au plan académique aussi le travail continue, avec notamment une post-doc.

Claude Boccara
Physicien, Institut Langevin, directeur scientifique honoraire de l’ESPCI - PSL