Petite entreprise, grand défi : Elvesys développe la plate-forme de détection d'agents pathogènes la plus rapide au monde

Auteur(s) :

Dr Maël Le Berre, CTO et cofondateur - Elvesys
Dr Guilhem Velvé Casquillas, PDG et cofondateur - Elvesys

Relever un défi majeur pour lutter contre les pandémies 

Le temps et l’exactitude sont deux critères cruciaux pour détecter efficacement des agents pathogènes. C’est pour cela que l'Académie nationale d'ingénierie des États-Unis a identifié les avancées en informatique médicale comme l'un des grands défis techniques du XXIe siècle. La motivation première des efforts engagés dans ce cadre résulte de la nécessité de se préparer à faire face aux crises de santé publique engendrées par les pandémies et les menaces chimiques ou biologiques.

Une solution salutaire et un record mondial

Les technologies actuelles de détection de pathogènes requièrent à la fois des équipements de laboratoire coûteux et de gros investissements de temps pour obtenir des résultats exacts et fiables. Or, quand il s'agit de prévenir une flambée épidémique mortelle d'Ebola ou d'anthrax, par exemple, chaque minute compte.

C'est dans cette optique qu'Elvesys a développé Fastgene, la technologie la plus rapide au monde permettant de détecter n’importe quel agent pathogène dans une goutte de sang ou de salive. Fastgene permet aux professionnels de santé de détecter le virus Ebola en six minutes et le bacille de l'anthrax en sept minutes. C’est respectivement 7 et 14 fois plus rapide que les meilleures technologies actuelles. Cette méthode permet d’accélérer la prise en charge des patients, de prévenir la propagation des infections, et par conséquent de limiter les risques de flambées épidémiques.

Technologie

Fastgene s’appuie sur les technologies microfluidiques d’Elvesys. Inspirée de la microélectronique, la microfluidique désigne les technologies permettant un contrôle précis d'échantillons de fluides. En réduisant significativement la taille de l'échantillon à une seule goutte de sang ou de salive, de nombreuses opérations de diagnostic peuvent être miniaturisées sur une simple puce. Le « laboratoire sur puce » Fastgene réplique rapidement une portion spécifique d’ADN pour augmenter le nombre de copies présentes dans l’échantillon et faciliter la détection des agents pathogènes.

L'efficacité de cette plate-forme microfluidique tient principalement à trois composantes : son système de gestion d'échantillons microfluidiques, son système de mesure et de détection de fluorescence, et son interface logicielle pour contrôler l'ensemble du processus. À chaque cycle de réplication d'ADN, la quantité totale d'agents pathogènes présents dans l'échantillon est déterminée par le biais d'un marqueur fluorescent dans chaque fragment d'ADN dupliqué.

Le système de détection de fluorescence doit impérativement suivre le rythme de l’amplification d’ADN, sans compromettre l’exactitude des résultats. Pour ce faire, Elvesys s’est appuyée sur le matériel d’acquisition de données multifonction à bas coût NI USB-6003 pour concevoir un lecteur de fluorescence personnalisé, commercialisé dans la gamme Elveflow. La miniaturisation des procédures de laboratoire a nécessité une solution matérielle et logicielle intégrée capable d’atteindre une vitesse d’acquisition de 100 kHz et de détecter de faibles variations dans les fragments d’ADN sur un signal de fond élevé avec une résolution de 16 bits, pour garantir l’exactitude du dénombrement des fragments d’ADN.

Elvesys a utilisé le logiciel LabVIEW, avec ses quelques 950 fonctions d’analyse intégrées, pour optimiser la précision et la vitesse de son système tout en écourtant son développement. Malgré les difficultés posées par l’automatisation des fonctionnalités complexes du lecteur de fluorescence, de détection génomique et d’analyse de données, Elvesys a développé une interface LabVIEW pour simplifier au maximum l’utilisation du système sur le terrain.

Réduire la durée de développement avec LabvIEW et le matériel d’acquisition de données NI

Avec une petite équipe de 20 personnes, Elvesys a lancé sur le marché les technologies utilisées pour développer son système de détection de pathogènes Fastgene au travers de la gamme Elveflow. Pour cette start-up innovante – qui est parvenue à écourter les cycles de développement de ce système et d'autres instruments Elveflow sans aucune levée de fonds –, il était essentiel de disposer de matériel d'acquisition personnalisable et programmable dans un environnement de développement haut niveau.

L'équipe a donc conçu, développé et prototypé l'intégralité de sa plate-forme de détection d'agents pathogènes en moins de deux ans, ce qui a attiré l'attention du service des achats de l'État français (SAE). C'est ainsi qu'Elvesys s'est vu confier le développement d’un autre prototype destiné à être déployé et utilisé par des troupes françaises sur le terrain. Cette plate-forme peut être utilisée pour la protection des troupes ou des villes, mais son application principale reste le diagnostic rapide et à bas coût des patients en consultation médicale.

La combinaison de technologies microfluidiques de pointe et du système de mesure NI a permis à Elvesys d’être lauréat du Concours Mondial d’Innovation organisé par le gouvernement français.

Informations sur l’auteur :

Dr Maël Le Berre, CTO et cofondateur
Elvesys
France