Gouttes et émulsions

Criblage à très haut débit en biologie

Droplets and emulsions: very high-throughput screening in biology

Jean-Christophe Baret^*, Valérie Taly, Michael Ryckelynck, Christoph A. Merten et Andrew D. Griffiths

ISIS-UdS-CNRS UMR 7006, 8, allée Gaspard Monge, BP70028, F-67083 Strasbourg, France

^* jc.baret@unistra.fr

Résumé

En combinant la microfluidique en gouttes et la compartimentation in vitro qui permettent la « parallélisation » de réactions chimiques ou biologiques dans les gouttes d’une émulsion, il devient possible de réaliser des tests biologiques à un très haut débit (1 000 tests par seconde), 1 000 fois plus rapide que la cadence des tests actuels en microplaques. Cette technologie permet la manipulation contrôlée, l’analyse et le tri de cellules, de gènes et de macromolécules en fonction de leurs activités enzymatiques, et de composés chimiques en fonction de leur activité sur des cibles d’intérêt thérapeutique. À terme, l’intégration de systèmes microfluidiques permettant la réalisation de séquences complexes d’opérations élémentaires sur des gouttes peut offrir une solution pour la miniaturisation et l’automatisation de tests biologiques ainsi qu’une augmentation des cadences d’analyses et de sélections ; ces approches permettent aussi de diminuer les volumes nécessaires à la réalisation des tests bien au-delà des limites des systèmes de criblage conventionnels.

Abstract

The combination of microfluidic manipulation of emulsion droplets and in vitro compartmentalization offers a means to parallelize biological and chemical assays in droplets. These droplets behave as independent microreactors that are produced, actuated and analyzed at rates of the order of 1 000 droplets per seconds providing tools to parallelize assays on small volumes (pL to nL range) for high-throughput screening: the throughput of the assays performed in droplets is 1 000 times larger than the throughput of existing technologies, based on micromanipulation of liquid in microtitre plates by robotic devices. The droplet-based microfluidic technology enables controlled manipulation, analysis and sorting of cells, genes and macromolecules based on their enzymatic activities, as well as chemical compounds based on their activity on biological targets. The integration of microfluidic systems for a series of complex individual operations on droplets could offer a solution to the miniaturization and automation of biological assays, combined with a decrease of the assay volumes and an increase of throughput, going beyond the capacities of conventional screening systems.