Des tests PCR rapides d'une simple pression sur un bouton
Les chercheurs de l'ETH Michele Gregorini et Philippe Bechtold ont développé un appareil permettant d'effectuer des tests PCR en toute simplicité, même en dehors du laboratoire - en moins de 30 minutes. En tant que jeunes entrepreneurs, ils mettent maintenant les bouchées doubles pour que leur produit soit bient?t utilisé en médecine.
Lorsque Michele Gregorini pose sa candidature pour une thèse de doctorat il y a cinq ans, il se trouve dans le même bureau que pour cette interview. En face de lui se trouve Wendelin Stark, professeur au Département de chimie et des sciences biologiques appliquées. Celui-ci propose que l'ingénieur en mécanique développe un appareil PCR qui fonctionne plus rapidement et plus simplement que les modèles traditionnels.
Ce Milanais de 26 ans ne se souvient que trop bien de l'entretien d'embauche. "A l'époque, je ne savais même pas ce que signifiait l'abréviation PCR, et encore moins comment cette méthode fonctionnait", dit Gregorini en riant. Début 2016, il revient tout juste d'Australie, où il a collaboré pendant un an à une start-up spécialisée dans l'énergie solaire, à la suite de ses études à l'ETH.
Aujourd'hui, Gregorini est lui-même CEO d'une jeune entreprise, dont l'appareil PCR issu de sa thèse de doctorat est la figure de proue. Avec Philippe Bechtold - un ingénieur chimiste qui fait également son doctorat dans le groupe de recherche de Stark et qui est maintenant sur le point d'obtenir son dipl?me - il a fondé il y a bient?t un an la start-up Diaxxo de l'ETH.
Les jeunes entrepreneurs n'ont pas seulement l'intention de lancer un nouvel appareil médical sur le marché. Ils veulent plut?t changer fondamentalement la manière dont les tests PCR sont utilisés en médecine.
Un test co?te quelques francs
Les tests PCR sont l'étalon-or du diagnostic moléculaire des maladies infectieuses, et pas seulement depuis la pandémie de Corona. Simple rhume, grippe ou même pneumonie : pour déterminer la nature exacte de l'agent pathogène lors d'une infection des voies respiratoires, le médecin effectue un prélèvement de gorge et envoie l'échantillon du patient à un laboratoire médical pour analyse. Les résultats n'arrivent généralement que quelques jours plus tard.
Si l'on en croit Gregorini et Bechtold, ce processus devrait être plus simple et surtout plus rapide à l'avenir. Leur vision : le personnel de santé effectue les tests PCR directement dans le cabinet médical - en moins de 30 minutes. Les patientes et patients pourraient ainsi bénéficier d'un traitement optimal dès leur première visite.
"Cela permet non seulement d'économiser du temps, mais aussi et surtout de l'argent", explique Gregorini. Un test ne devrait co?ter que quelques francs. Dans les pays en développement, où l'argent pour les analyses en laboratoire fait souvent défaut, c'est ainsi que les tests PCR deviennent accessibles, ajoute Bechtold.
La cartouche de test ressemble à une dosette de café
Cela fait maintenant presque cinq ans que les fondateurs de la start-up travaillent sur leur appareil PCR. Ils ont développé eux-mêmes le premier prototype de A à Z : Le bo?tier, l'électronique, le logiciel et également la cartouche de test interchangeable, c'est-à-dire le récipient dans lequel se déroule la réaction biochimique. Celle-ci ressemble à une dosette de café par sa forme et sa taille et constitue la principale innovation de l'appareil.
Au lieu de mélanger les réactifs pour le test PCR comme d'habitude dans un tube en plastique, la nouvelle méthode consiste simplement à déposer une gouttelette de l'échantillon du patient dans l'une des cavités de la cartouche en aluminium. L'astuce : comme le métal conduit beaucoup mieux la chaleur que le plastique, l'appareil peut chauffer et refroidir les réactifs plus rapidement.
Pour amplifier le patrimoine génétique de l'agent pathogène, il faut en effet plusieurs étapes de réaction qui se répètent de manière cyclique et qui se déroulent à différentes températures - de 55 à 95 degrés Celsius. Dans le nouvel appareil, un cycle dure à peine 20 secondes au lieu des deux minutes et demie habituelles. La durée totale d'un test PCR de 45 cycles passe ainsi de plus de deux heures à un peu moins de 20 minutes - comme pour un test antigénique.
De plus, avec le nouvel appareil, il n'est pas nécessaire de pipeter différents réactifs PCR. Les réactifs sont déjà présents dans les puits - sous forme lyophilisée. Le fait que les kits de test pour différents agents pathogènes puissent ainsi être conservés jusqu'à six mois à température ambiante est un effet secondaire pratique.
Une pandémie donne un coup de pouce au projet
Avant que cette approche ne fonctionne de manière fiable, Gregorini et Bechtold ont toutefois d? surmonter quelques défis. Bechtold a longuement bricolé un procédé permettant de sécher les réactifs de manière à ce qu'ils puissent être à nouveau bien mélangés à l'échantillon par la suite. "C'était une t?che particulièrement compliquée", explique le Luxembourgeois de 26 ans. Car : en même temps, les réactifs doivent bien adhérer dans les puits pour que les cartouches de test résistent au transport.
Le tournant se produit au printemps 2020 : la pandémie de Corona. "Soudain, le projet de recherche se transforme en un produit médical incroyablement demandé", explique Gregorini. Avant même que le virus n'arrive vraiment en Suisse, les ingénieurs commencent à développer une cartouche pour la détection du SRAS-Cov-2 - leur tout premier test de diagnostic.
Ensuite, les choses s'accélèrent. Les deux chercheurs re?oivent leur première subvention du programme "Bridge" du Fonds national suisse, à laquelle s'ajoutent rapidement d'autres fonds Corona. En septembre, ils sont admis dans le programme Pioneer Fellowship de l'ETH. En octobre 2020, ils fondent l'entreprise Diaxxo.
De développeurs à managers
Aujourd'hui, Diaxxo emploie déjà douze collaborateurs. Une équipe de plus en plus nombreuse, composée de spécialistes du matériel et des logiciels, de biotechnologues et d'ingénieurs électriciens, s'emploie à présent à améliorer l'appareil PCR et à le rendre commercialisable.
Entre-temps, les deux fondateurs de l'entreprise ne sont plus en premier lieu des développeurs de produits, mais ont endossé le r?le de managers. Répondre aux questions des collaborateurs, préparer des présentations pour les bailleurs de fonds potentiels, échanger des e-mails avec les partenaires du projet : Ce n'est qu'en début de soirée, lorsque la plupart des gens ont déjà terminé leur journée de travail, que Gregorini trouve le temps de regarder les progrès réalisés dans l'atelier de l'ETH Zurich.
Une étude de terrain à Zanzibar fournit des éléments importants.
Pendant ce temps, la liste des personnes intéressées par l'appareil PCR ne cesse de s'allonger. De nouvelles demandes arrivent chaque jour. Même une grande compagnie de croisières a frappé à la porte. Tant que l'appareil n'est pas encore certifié comme produit médical, les fondateurs de l'entreprise ne peuvent pas vendre à des clients privés, mais misent sur des collaborations de recherche. Des projets communs leur permettent d'améliorer l'aptitude de l'appareil à la pratique.
Jusqu'à présent, la startup de l'ETH a conclu sa plus grande collaboration avec l'Institut tropical et de santé publique suisse (Swiss TPH). Dans le cadre d'une étude de terrain à Zanzibar, des appareils de Diaxxo sont actuellement utilisés pour tester les écoliers à grande échelle sur la schistosomiase, une maladie parasitaire due à des vers.
Pour les partenaires de l'Institut tropical, le nouvel appareil PCR est particulièrement intéressant, car il leur permet de réaliser les tests directement dans les différentes écoles, au lieu de mettre en place un centre de laboratoire et d'y transporter à chaque fois les échantillons. 24 heures sur 24, Gregorini et Bechtold sont désormais à la disposition des chercheurs pour les aider à utiliser l'appareil. Des adaptations de logiciels aux instructions de réparation locales, il a déjà fallu faire preuve de beaucoup d'improvisation.
Pour Bechtold, l'environnement dynamique est justement l'un des plus grands atouts de son travail. "Chaque jour, tu apprends tellement de choses". En même temps, les fondateurs de l'entreprise sont conscients que la durée de vie de Diaxxo est probablement limitée. "Développer la gamme de produits jusqu'à ce qu'elle soit rentable est un grand défi quand on est une petite entreprise dans le secteur des dispositifs médicaux", explique Gregorini.
Un scénario possible serait que Diaxxo soit rachetée par une plus grande entreprise dans les années à venir. L'objectif commun des deux fondateurs de la start-up reste cependant pour l'instant de mettre les pleins gaz et de voir jusqu'où ils peuvent aller.