Vers la fin des années 1950, il y a eu une révolution en informatique : les scientifiques ont trouvé un moyen de remplacer les salles de tubes à vide par un dispositif si petit qu’il pouvait tenir sur le bout d’un doigt.

La solution consistait à « imprimer » les composantes nécessaires au traitement de l’information et leurs connexions sur des puces de silicium, ce que l’on appelle un circuit intégré.

Un demi-siècle plus tard, les sciences de la vie connaissent une révolution similaire. Cette fois, au lieu des ordinateurs, ce sont les laboratoires de biologie qui seront réduits à la taille d’une puce grâce aux efforts de chercheurs comme Richard Oleschuk, à la Queen’s University.

La nouvelle technologie repose sur le même principe, à savoir l’impression en couches de minuscules composantes sur plaque de verre, de plastique ou de silicium. Mais au contraire d’un circuit intégré, qui consiste en un enchevêtrement de minuscules dispositifs électroniques s’échangeant des charges électriques, le « laboratoire-sur-puce » ou « labopuce » est un labyrinthe de canaux, pompes, valves, filtres et réservoirs œuvrant de concert au transport et au traitement de liquides. La science qui lui a donné naissance s’appelle « microfluidique ».

M. Oleschuk résume ainsi le procédé : « Nous voulons réunir en un seul labopuce plusieurs méthodes de préparation des échantillons. Supposons par exemple que vous avez des cellules et que vous souhaitez en analyser le contenu. Vous allez en déposer quelques-unes sur la puce. » Les canaux les achemineront ensuite vers les différentes composantes d’analyse, qui effectueront alors les opérations normalement accomplies en laboratoire : la séparation cellulaire, la répartition de la matière cellulaire entre les diverses composantes puis son exposition à des substances permettant, par exemple, de révéler la présence de telle ou telle maladie.

L’avantage de la technologie microfluidique, c’est qu’il suffit d’un très petit prélèvement pour effectuer une analyse. Comme les échantillons traités sont petits et qu’un labopuce combine plusieurs opérations, les résultats sont disponibles beaucoup plus vite.

L’une des applications sera, de toute évidence, le diagnostic accéléré des maladies. Les hôpitaux utilisent déjà des labopuces dans les soins cliniques et, d’ici quelques années, des dispositifs similaires permettront aux médecins de faire des analyses dans leur bureau et de diagnostiquer les patients en cinq ou six minutes. Des labopuces fixés à la peau ou implantés dans le corps pourraient même servir un jour au contrôle continu de certains signes vitaux, voire au dosage de la médication.

La microfluidique aura, certes, d’importantes répercussions en médecine clinique, mais bénéficiera vraisemblablement encore plus à la recherche médicale.

La technologie microfluidique sera particulièrement utile en protéomique, science qui étudie les protéines humaines. La protéomique est essentielle à l’étude des maladies humaines et à l’élaboration de nouveaux traitements. Cependant, l’identification des protéines individuelles et la préparation des échantillons pour analyse au spectromètre de masse sont des processus laborieux, qui ont l’effet de goulots d’étranglement pour la recherche.

M. Oleschuk et ses collègues ont abordé le problème sous deux angles : ils ont entrepris de mettre au point des labopuces calables d’isoler beaucoup plus rapidement les protéines et travaillent au développement d’une interface, grâce à laquelle le labopuce pourra, par vaporisation, soumettre directement de minuscules échantillons au spectromètre de masse. « La séparation et la purification seront accélérées, et le spectromètre de masse alimenté à une cadence beaucoup plus rapide... Bref, on éliminera les goulots d’étranglement. »

« Accélérer les choses, réduire la taille des échantillons requis pour les analyses et améliorer l’efficacité », voilà, selon M. Oleschuk, quel est l’objectif de ses travaux et de la microfluidique en général.

Améliorer et miniaturiser, aller plus vite... cela vous dit quelque chose? Comme le circuit intégré a révolutionné l’apprentissage et les communications, le labopuce pourrait bien changer notre façon d’étudier les maladies et de les traiter.