Diagnostic au point
Les points quantiques sont extrêmement petits.
Mais à la University of Toronto, Ulli Krull démontrent qu’ils peuvent faciliter grandement le diagnostic.

Leur petitesse dépasse l’entendement, leur comportement étonne et ils se révèlent d’une polyvalence extraordinaire : les « points quantiques ». Ces assemblages artificiels d’atomes sont en train de révolutionner une foule de domaines, incluant la biologie, la médecine, l’informatique et la production d’électricité.

Selon sa structure, un point quantique peut avoir aussi peu que 20 atomes de diamètre, soit environ deux milliardièmes de mètre. On est ici à l’échelle moléculaire, explique Ulli Krull de la University of Toronto (campus de Mississauga). « Et à cette échelle, on observe des propriétés particulières, complètement différentes de celles qui prévalent dans notre monde de tous les jours. »

Dans notre monde, la couleur de la lumière reflétée ou émise par un objet dépend de la composition de cet objet. Mais à l’échelle moléculaire, c’est-à-dire dans l’univers des effets quantiques—un univers au fonctionnement contraire à notre intuition -d’autres propriétés font surface. Par exemple, la couleur de la lumière reflétée par un point quantique dépend de la taille de ce point. Comme on peut donner aux points la taille désirée, il est possible de les « calibrer » de manière à ce qu’ils émettent une couleur précise lorsque éclairés.

À cause de cela et de leur petite taille, les points quantiques font de bons biocapteurs—des balises capables de s’illuminer en présence d’une infime quantité d’une substance donnée, s’agisse-t-il d’un virus ou du marqueur d’un certain cancer. Pour réaliser ce tour de magie, on enrobe les points quantiques d’une couche leur permettant de se lier chimiquement à ce virus ou marqueur et on leur adjoint un commutateur biologique qui bloque la luminescence en l’absence de liaison chimique. Toutefois, lorsqu’il y a liaison, les points soumis à un faisceau lumineux brillent d’une couleur distincte.

Théoriquement, il devrait être possible de libérer de tels biocapteurs dans un corps pour localiser ses bobos. Mais dans la réalité, il est difficile de lire les biocapteurs avec précision à travers les couches de tissus et les liquides organiques.

M. Krull cherche justement une solution à ce problème. Au Centre for Applied Biosciences and Biotechnology de la University of Toronto, un centre de recherche bioscientifique et biotechnique appliquée bénéficiant d’un financement du Fonds ontarien pour l’innovation, il travaille à mettre au point une sonde à fibres optiques sur laquelle seront montés les biocapteurs nanométriques. Il suffira alors d’insérer la sonde dans un échantillon (ou, éventuellement, un corps humain). La lumière transportée par les fibres optiques fera briller d’une certaine couleur les biocapteurs en présence de la substance recherchée, et les fibres retransmettront cette couleur à l’observateur.

Une même sonde pourrait incorporer des biocapteurs programmés pour détecter une variété de substances, permettant ainsi le diagnostic précoce d’une multitude de maladies. En plus d’être polyvalente, la sonde serait réutilisable et livrerait ses résultats en quelques minutes seulement, deux avantages que n’offrent pas les méthodes courantes d’analyse en laboratoire.

La technique pourrait être appliquée dans beaucoup d’autres domaines, par exemple elle pourrait servir à la détection des polluants du milieu et des pathogènes dans l’eau ou les aliments. Bien sûr, il faudra attendre encore quelques années avant que ce type de sondes ne devienne monnaie courante, mais M. Krull se réjouit d’avance.

« Il y a une foule de mécanismes qui opèrent à l’échelle moléculaire; une fois maîtrisés, ils permettront de formidables percées techniques et scientifiques. »

« C’est excitant! Nous y sommes presque. »