Des dispositifs rapides et intégrés. Biomarqueurs, technologies d’analyses innovantes et solutions de e-santé

Bioaster Diagnostic Program

L’essentiel du programme Diagnostic

Accélérer la R&D et faciliter la décision thérapeutique.

Avec l’augmentation constante des résistances aux antibiotiques, l’émergence ou la ré-émergence de pathogènes, les outils de diagnostic in vitro sont au centre de toutes les stratégies en matière d’innovation biomédicale et de santé publique. Dans le domaine des maladies infectieuses, ces outils ont beaucoup gagné en précision et en rapidité grâce à la biologie moléculaire mais de récentes avancées technologiques telles que les techniques de séquençage d’ADN de nouvelle génération sont en passe de changer radicalement les concepts et les méthodes.

Demain les outils de diagnostic seront non seulement de plus en plus rapides, intégrés et non biaisés mais aussi connectés et embarqués, utilisables au lit du patient et sur le terrain des épidémies. Au préalable, nous devons néanmoins lever de nombreux verrous technologiques : biomarqueurs, méthodes pré-analytiques, techniques de détection et d’identification, transportabilité, méthodes d’interprétation des données omiques et cliniques combinées, accès aux bio-banques et aux cohortes… Pour parvenir à ces innovations, BIOASTER contribue aux développements de la robotique, de l’électronique et du numérique en combinant les disciplines (microbiologie, immunologie, biophysique, biochimie, bio-informatique et bio-statistique) et les technologies (multi-omiques, analyse haut débit, modèles prédictifs, immunotechnologies et nanotechnologies) tout  en facilitant l’accès aux échantillons biologiques et aux métadonnées.

Avec ses partenaires académiques et industriels, l’unité contribue à l’identification et la validation de nouveaux biomarqueurs mais également à la mise au point de technologies d’analyses rapides innovantes et de solutions de e-santé.

Identifier et valider de nouveaux biomarqueurs

Qu’il s’agisse de dépasser les limites des techniques disponibles (spécificité, sensibilité…), d’accélérer le diagnostic des infections nosocomiales et des résistances aux anti-infectieux, d’optimiser l’utilisation et le développement de nouvelles thérapies, les enjeux du domaine des diagnostics passent aujourd’hui par la découverte de nouveaux biomarqueurs. Le dévelopement des méthodes d’analyse omiques et multiparamétriques (données cliniques et biologiques, génomique, transcriptomiques, protéomiques, métabolomiques et issues d’analyses par cytometrie de masse) combinés à des systèmes d’information de pointe permettent aujourd’hui la découverte et la validation de tels biomarqueurs (ID CARD realism). Dans la pratique clinique, ces biomarqueurs permettent d’orienter le diagnostic, d’évaluer le risque du patient (susceptibilité aux infections, gravité de la maladie…), de prédire la réponse au traitement et de suivre son efficacité (ID card ISIT TB).

Pour mettre à jour ces nouveaux biomarqueurs, BIOASTER explore les relations hôte-pathogène à l’aide des multi-omiques, des échantillons biologiques et des modèles prédictifs. À l’aide de ces outils, l’unité contribue au développement de méthodes permettant une identification plus précise des pathogènes, leurs marqueurs de résistance et leurs facteurs de virulence. De façon complémentaire, elle traque les changements induits par l’infection, les vaccins et les antimicrobiens : les modifications des profils transcriptionnels, protéiques et métaboliques de l’hôte, les variations de son microbiote et les multiples paramètres de sa réponse immunitaire.

Une fois validés à l’aide de test in vitro, ces nouveaux biomarqueurs sont alors évalués au plus près du réel dans des modèles animaux de maladies humaines et des études cliniques.

Développer des technologies d’analyses innovantes

Le diagnostic des maladies infectieuses repose sur des méthodes directes (l’identification du pathogène ou de l’un de ses composants) ou indirectes (la réponse de l’hôte à l’infection). Quelque soit l’approche, les techniques classiques ont néanmoins démontré leurs limites. La sérologie n’est que rétrospective, les methodes de diagnostic faisant appel à la culture cellulaire sont lentes et fastidieuses. La PCR reste une technologie fermée (par essence, on ne peut amplifier que le matériel génétique du pathogène ciblé ce qui ne permet pas de faire face aux situations nouvelles). De nouveaux tests moléculaires (PCR multiplex sensibles, séquenceurs de dernière génération,  immuno-essais ultrasensibles,…) sont très prometteurs afin d’améliorer la prise en charge des patients en permettant de confirmer le diagnostic en quelques heures.

Dans le but de constamment améliorer, accélérer et simplifier le diagnostic des maladies infectieuses, l’unité conduit des programmes de R&D collaboratifs qui visent à :

  • S’affranchir des méthodes des méthodes d’analyse complexes telles que la culture cellulaire : développement de systèmes d’analyse optiques (ID CARD CODIRA) et moléculaires en microgouttelettes (ID CARD microfluidic).
  • Optimiser la préparation des échantillons (l’analyse d’une combinaison de biomarqueurs à partir d’un seul échantillon clinique est un travail qui réclame du temps et de l’expertise, l’objectif est donc de simplifier et d’automatiser les étapes de purification et d’analyse pour faire en sorte de faciliter l’accès à ces nouveaux tests).
  • Développer des tests simples (sans culture ni marquage) et rapides (en combinant par exemple imagerie, spectroscopie optique et algorithmes d’analyse) qui permettront de décentraliser le diagnostic dans les cabinets médicaux et les zones d’épidémies (ID CARD EBODIAG).