La microfluidique est la science et la technologie des systèmes manipulant des fluides et dont au moins l'une des dimensions caractéristiques est de l'ordre du micromètre. Dans le secteur médical, ses promesses sont nombreuses. Elle permet notamment de fabriquer des laboratoires miniaturisés d’à peine 1 ou 2 cm qui permettent des analyses plus rapides et moins chères avec un minimum de réactifs. L’une de ses applications, la biopsie liquide, est en train de révolutionner le diagnostic et le traitement de certains cancers. Il s’agit en effet d’une pratique peu coûteuse, non invasive et donc moins risquée, qui permet une analyse dynamique en temps réel de l’évolution de la tumeur des patients. Pourquoi Docteur fait le point.

La biopsie liquide “consiste à analyser dans les effluents biologiques des patients des éléments provenant de la tumeur”, explique Valérie Taly, directrice de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) à Fréquence Médicale. “Il peut s’agir de cellules tumorales circulantes et pendant très longtemps c’était essentiellement le cas mais on peut aussi avoir d’autres éléments biologiques incluant l’ADN tumorale circulante qui est l’élément sur lequel nous travaillons particulièrement”, poursuit-elle. Outre le sang, il est possible de trouver des éléments de la tumeur dans d’autres liquides comme les urines, la salive ou encore le sperme.

Grâce à cette technologie, il est désormais possible de répondre précisément à la question : Y-a-t-il un cancer ? “C’est destiné à donner des réponses aussi précises que cela avec des caractéristiques du cancer et donc des directions thérapeutiques. Est-ce qu’il s’est propagé, est-ce qu’il répondra à tel traitement, quels changements génétiques se sont produits dans la tumeur ?”, explique le professeur Jérôme Bibette, physicien et chimiste, spécialiste de la microfluidique et directeur de l’Institut chimie biologie innovation (ESPCI) à Fréquence Médicale, insistant sur la perspective de traitements plus personnalisés en fonction du patient.  

“On peut parler d’une petite révolution”

“Cette biopsie utilise la microfluidique digitale. Les petites gouttelettes permettent d’analyser une par une les cellules qui circulent dans le sang et d’avoir les caractéristiques phénotypiques (l'expression de gènes d'une manière observable) de chacune de ces cellules donc un renseignement lié à la diversité cellulaire”, précise-t-il. La machine calcule donc des mesures automatisées, puis l’humain prend ces données et évalue ce qui se passe au niveau des cellules individuelles.

“Je prends certains volumes de sang, je les découpe en des volumes infiniment petits. Dans chacun de ces volumes, il y a une cellule et chacun de ces volumes est analysé par une méthode de routine qui permet de dire ce que comporte cette cellule : est-elle cancéreuse, a-t-elle certaines mutations ? Comment doit-on la considérer dans cet ensemble ? Est-elle responsable du cancer ? Doit-on la traiter ?”, poursuit Jérôme Bibette.

A l’heure actuelle, la microfluidique via l’application de la biopsie liquide fait déjà partie de la vie quotidienne de services de pneumologie et s’étend au diagnostic du cancer du sein et du côlon. Et, pour certains cancers, la biopsie clinique a, en plus de permettre un meilleur diagnostic, aidé à la rémission car il est désormais possible de voir s’il reste des cellules cancéreuses après le traitement. “On découpe le volume prélevé en si petits éléments qu’on est sûr de ne rien rater et on est sûr d’avoir une réponse absolue. On peut parler d’une petite révolution, cela ouvre des possibilités énormes”, s’enthousiasme Jérôme Bibette. 

Moins de risques, plus d’économies

La grande nouveauté du processus porte par ailleurs sur le confort du patient. En effet, une analyse d’urine ou de sang est bien plus rapide et confortable qu’une biopsie classique. Avant d’en arriver là, la seule façon d’obtenir un diagnostic formel de cancer était une biopsie de tissus. Pour ce faire, les médecins prélèvent un échantillon de tissus qui vient directement de la tumeur présumée et l’examinent au microscope pour vérifier s’il contient bien des cellules cancéreuses. Si le cancer récidive ou qu’un traitement échoue, ils doivent parfois répéter les biopsies et le patient se retrouve à chaque fois exposé à de nouveaux risques.   

Et pour finir, la biopsie liquide promet de nombreuses économies. “Dans des micro gouttes, des millions de tests sont réalisés dans l’heure par une machine. En dehors du fait qu’on va apprendre plus de choses, on va économiser de l’argent”, explique le professeur Bibette qui espère que cette technologie sera bientôt accessible à tous. Et de lancer un appel à tous les chercheurs en devenir : “C’est encore un domaine très excitant pour notre jeunesse scientifique, il reste beaucoup de place à l’innovation.”