Des scientifiques de l'EPFL ont développé une technique révolutionnaire qui utilise la lumière pour manipuler et identifier des bactériophages individuels sans avoir besoin de marqueurs chimiques ou de biorécepteurs, ce qui pourrait accélérer et révolutionner les thérapies basées sur les phages capables de traiter les infections bactériennes résistantes aux antibiotiques.

Alors que la résistance aux antibiotiques constitue une menace redoutable pour notre santé, les scientifiques sont constamment à la recherche de moyens alternatifs pour traiter les infections bactériennes. Alors que de plus en plus de souches bactériennes déjouent les médicaments sur lesquels nous comptons depuis des décennies, une solution alternative possible pourrait être trouvée dans les bactériophages, qui sont des virus qui se nourrissent de bactéries.

La phagothérapie, c'est-à-dire l'utilisation de bactériophages pour lutter contre les infections bactériennes, gagne en popularité en tant qu'alternative viable aux antibiotiques traditionnels. Mais il y a un piège :trouver le bon phage pour une infection donnée, c'est comme chercher une aiguille dans une botte de foin, alors que les méthodes actuelles impliquent une culture fastidieuse et des tests longs.

Aujourd'hui, des scientifiques de l'EPFL, en collaboration avec le CEA Grenoble et le Centre hospitalier universitaire de Lausanne (CHUV), ont développé des nanopinces sur puce capables de piéger et de manipuler des bactéries et des virions individuels (la forme infectieuse d'un virus) en utilisant une quantité minimale de puissance optique. . L'étude, dirigée par Nicolas Villa et Enrico Tartari dans le groupe de Romuald Houdré à l'EPFL, est publiée dans la revue Small .

Les nanopinces sont un type de pincettes optiques, des instruments scientifiques qui utilisent un faisceau laser hautement focalisé pour maintenir et manipuler des objets microscopiques (par exemple des virions) et même sous-microscopiques comme des atomes en trois dimensions. La lumière crée une force de gradient qui attire les particules vers un point focal de haute intensité, les maintenant efficacement en place sans contact physique.

Les pinces optiques ont été inventées pour la première fois en 1986 par le physicien Arthur Ashkin qui en a élaboré les principes à la fin des années 1960. L'innovation technologique d'Ashkin lui a valu le prix Nobel de physique 2018, et les pincettes optiques restent un domaine de recherche intense.

Il existe différents types de pinces optiques. Par exemple, les pinces optiques en espace libre peuvent manipuler un objet dans un environnement ouvert tel que l'air ou un liquide sans aucune barrière ou structure physique guidant la lumière. Mais dans cette étude, les chercheurs ont construit des nanopinces intégrées dans un dispositif optofluidique qui intègre les technologies optiques et fluidiques sur une seule puce.

La puce contient des cavités à cristaux photoniques à base de silicium, les nanopinces, qui sont essentiellement de minuscules pièges qui poussent doucement les phages en position à l'aide d'un champ de force généré par la lumière. Le système a permis aux chercheurs de contrôler avec précision des bactéries et des virions individuels et d'acquérir des informations sur les micro-organismes piégés en temps réel.

Ce qui distingue cette approche, c'est qu'elle permet de distinguer différents types de phages sans utiliser de marqueurs chimiques ou de biorécepteurs de surface, ce qui peut prendre du temps et parfois être inefficace. Au lieu de cela, les nanopinces distinguent les phages en lisant les changements uniques que chaque particule provoque dans les propriétés de la lumière. La méthode sans étiquette peut accélérer considérablement la sélection de phages thérapeutiques, promettant un délai d'exécution plus rapide pour les traitements potentiels à base de phages.

La recherche a également des implications au-delà de la thérapie phagique. Être capable de manipuler et d'étudier des virions uniques en temps réel ouvre de nouvelles voies dans la recherche microbiologique, offrant aux scientifiques un outil puissant pour des tests et des expérimentations rapides. Cela pourrait conduire à une compréhension plus approfondie des virus et de leurs interactions avec leurs hôtes, ce qui est inestimable dans la lutte en cours contre les maladies infectieuses.

Plus d'informations : Nicolas Villa et al, Piégeage optique et discrimination rapide de bactériophages sans étiquette au niveau d'un seul virion, Petit (2024). DOI : 10.1002/smll.202308814

Informations sur le journal : Petit

Fourni par l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne