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Impression moléculaire : une technologie de pointe

Pro­fesseur de biochimie à l’UTC, Karsten Haupt est, depuis 2012, directeur du lab­o­ra­toire Génie Enzy­ma­tique et Cel­lu­laire (GEC). Spé­cial­iste notam­ment de l’impression molécu­laire, il a été classé meilleur expert mon­di­al sur cette tech­nolo­gie de pointe par le site ‘Expertscape’.

Une tech­nolo­gie qui per­met de pro­duire des ‘anti­corps syn­thé­tiques’, récep­teurs supramolécu­laires des­tinés à recon­naître et à fix­er des molécules cibles. Con­crète­ment ? « Il s’agit de mouler un polymère syn­thé­tique autour d’une molécule cible indi­vidu­elle (on par­le alors de Tem­plate ou gabar­it), qui va, de ce fait, créer une cav­ité dans le polymère. Ce moule mime la molécule cible que ce soit en taille, forme ou encore fonc­tion­nal­ité chim­ique et con­tien­dra les groupe­ments chim­iques per­me­t­tant des inter­ac­tions avec la molécule cible », décrit-il. 

His­torique­ment, dans les années 80, les polymères à empreintes molécu­laires (MIP pour l’acronyme anglais) ont d’abord été util­isés dans le domaine de la chimie. Mais ce n’est qu’à l’aube des années 90 qu’il y eut la pre­mière pub­li­ca­tion sci­en­tifique démon­trant que l’on pou­vait l’utiliser comme mimé­tique d’anticorps dans un test immunologique type ELISA. « Depuis, on a com­mencé à se servir de ces matéri­aux pour rem­plac­er les anti­corps biologiques dans toute appli­ca­tion néces­si­tant une recon­nais­sance entre molécules », précise-t-il. 

Dans les années 2000, l’impression molécu­laire atteint un stade de matu­rité tel que d’autres champs d’application se sont large­ment ouverts. « On peut citer, entre autres, la cos­mé­tolo­gie, l’agroalimentaire, l’analyse envi­ron­nemen­tale, et les indus­tries chim­ique et biotech­nologique en général. La ten­dance la plus récente est une util­i­sa­tion directe en médecine, en par­ti­c­uli­er en thérapie mais aus­si en diag­nos­tic. Un exem­ple est l’u­til­i­sa­tion des MIP dans les bio­cap­teurs, prof­i­tant ain­si de leur grande sta­bil­ité physique et chim­ique », détaille Karsten Haupt. 

Ce que l’on entend par bio­cap­teurs ? « Les bio­cap­teurs font par­tie des cap­teurs chim­iques. Ils se com­posent de deux par­ties : l’élé­ment de recon­nais­sance (la ‘couche sen­si­ble’) qui recon­naît spé­ci­fique­ment la molécule à détecter, et le trans­duc­teur. Ce dernier per­met de traduire le sig­nal émis lors de la fix­a­tion de la molécule cible en un sig­nal élec­trique. On par­le de bio­cap­teurs lorsque l’élément de recon­nais­sance est une molécule biologique. Les cap­teurs à base de MIP en font par­tie. Ce sont des matéri­aux bio­mimé­tiques en ce sens qu’ils sont capa­bles de mimer le com­porte­ment des récep­teurs biologiques », explique-t-il. Pourquoi les bio­cap­teurs ? « Con­traire­ment aux lab­o­ra­toires d’analyses clas­siques qui, en plus des investisse­ments lourds en matériel, néces­si­tent des déplace­ments pour remet­tre les échan­til­lons à analyser, les bio­cap­teurs sont trans­porta­bles. On peut ain­si les déplac­er vers les échan­til­lons, par exem­ple dans une ferme afin de détecter une con­t­a­m­i­na­tion dans le lait. On peut même les implanter dans le corps humain pour la détec­tion en con­tinu des bio­mar­queurs d’une mal­adie, ce qui con­stitue un con­fort pour les patients souf­frant notam­ment de mal­adies chroniques. Plutôt que de se déplac­er régulière­ment à l’hôpital, les bio­cap­teurs per­me­t­tent de mesur­er, à domi­cile, telle ou telle molécule, comme le glu­cose san­guin », souligne-t-il. 

Mais l’intérêt des MIP ne s’arrête pas là. Ils devraient ren­dre pos­si­ble une médecine de plus en plus per­son­nal­isée. « On utilise en effet ces matéri­aux, sou­vent appelés anti­corps syn­thé­tiques, pour cibler cer­taines cel­lules ou molécules asso­ciées à des patholo­gies telles les tumeurs, les inflam­ma­tions ou encore les infec­tions. Les anti­corps syn­thé­tiques ont de nom­breux avan­tages. D’abord, on n’a plus besoin d’utiliser des ani­maux en lab­o­ra­toire ; ils sont fab­riqués sur mesure pour telle ou telle cible ou mal­adie ; ils sont moins chers et d’une plus grande sta­bil­ité, facil­i­tant ain­si leur ingénierie », explique Karsten Haupt. 

Une tech­nolo­gie inno­vante bien­v­enue puisque la recon­nais­sance molécu­laire est à la base de tous les proces­sus qui se déroulent au sein de l’organisme humain. Une tech­nolo­gie chim­ique née de la bio-inspi­ra­tion et du bio-mimétisme et qui débor­de, aujourd’hui, large­ment le champ biologique. 

D’où l’intérêt gran­dis­sant de nom­bre de parte­naires. « On tra­vaille notam­ment avec Sanofi dans le domaine de la thérapie médi­cale, mais aus­si d’autres sociétés, hôpi­taux et parte­naires académiques sur des pro­jets fon­da­men­taux mais aus­si appliqués comme le diag­nos­tic médi­cal et le traite­ment », conclut-il.

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