Le cancer constitue un problème majeur de santé publique en France. La nécessité de disposer d’un test capable de détecter très précocement une tumeur, avant même qu’elle ne soit décelable par l’imagerie (et surtout avant les métastases) ne fait pas doute. Pour l’heure, la voie la plus prometteuse pour détecter la maladie demeure la mise au point des tests simples, fiables, rapides et hautement sensibles, reposant sur le dosage de marqueurs génétiques (des biomarqueurs). Nous avons développé une procédure non-invasive, innovante et au moins 1000 fois plus sensible que les méthodes actuelles (0,0005% de séquences mutées détectées parmi un excès de séquences non-mutées), pour le criblage des biomarqueurs spécifiques des cancers. Elle peut facilement être utilisée pour le diagnostic, le pronostique ou la prédiction des procédures de gestion clinique des patients souffrant du cancer colorectal et par après pour les patients souffrant d’autres types de cancer. Cette méthode est basée sur l’utilisation des millions de microgouttelettes en tant qu’autant de bioréacteurs indépendants. Apportant ainsi la possibilité d’analyse chaque molécule d’ADN indépendamment, elle permettra de détecter spécifiquement une minorité de séquences mutantes au sein d’une forte quantité de séquences non mutées et avec un débit important. Nous avons développé cette stratégie pour la détection des mutations de l’oncogène KRAS (responsables des non-réponses aux thérapies ciblées) et nous l’avons validé avec la détection de mutations KRAS dans les échantillons de plasma sanguin et de tumeur des patients atteints d’un cancer colorectal métastatique. Notre méthode trouvera son utilité non seulement dans le domaine du diagnostic précoce des cancers, mais aussi dans cas de la prédiction de la réponse aux traitements ciblés grâce à la détection de biomarqueurs spécifiques. / The aim of this work is to establish novel strategies for the highly sensitive screening of cancer biomarkers in biological samples.To achieve this goal, we developed droplet-based microfluidic dPCR technique. Using a limiting dilution, individual DNA molecules are encapsulated within monodisperse droplets of a water-in-oil emulsion created with a microfluidic device. Fluorescent TaqMan® probes targeting the screened cancer biomarkers allow the detection of mutations. We focused on the mutations in the human KRAS gene for the development of our test. This method is also transposable in a multiplexed format for the parallel detection of multiple mutations in clinical samples.The developed technique allowed the precise quantification of a mutated KRAS gene in the presence of a 200,000-fold excess of un-mutated KRAS genes and enabled the determination of mutant allelic specific imbalance (MASI) in several cancer cell-lines. We validated our technique by screening for KRAS mutations in the blood plasma and tumor samples from patients with metastatic colorectal cancer.

Nous avons pour but de développer un système microfluidique en gouttes, capable, à l’échelle de la cellule/bactérie unique, de détecter et de co-localiser plusieurs marqueurs génétiques, en utilisant une version digitale et multiplexée de la réaction de polymérisation en chaîne (PCR). Les systèmes de PCR digitale actuellement commercialisés ne le permettent toujours pas. Un tel prototype garantira la présence de multiples marqueurs à l’intérieur d’un même génome, ce qui permettra l’identification du pathogène avec précision et un taux de faux-positifs proche de zéro. Comme première application, nous démontrerons la possibilité de co-localiser quatre gènes de virulence de la souche O157:H7 d’Escherichia coli, un pathogène majeur, qui est détecté dans des échantillons alimentaires ou provenant de fèces cliniques pouvant aussi contenir des E. coli non pathogènes porteuses d’une partie des gènes de virulence. Avant de procéder à des tests TaqMan multicolores en point final, E. coli sera d’abord encapsulée dans des gouttes micrométriques et lysée par la chaleur in situ. Notre objectif est de démontrer que ce test peut être appliqué avec succès à un petit ensemble d’échantillons cliniques ou alimentaires / We aim to develop a prototype of droplet-based microfluidic system capable of detecting and colocalizing multiple genetic markers at the single cell/bacteria level, using the Polymerase Chain Reaction (PCR) in a digital multiplexed version. This cannot be achieved using current commercial digital PCR systems, and should increase the sensitivity and reliability of the detection of pathogens. Importantly, the system will guarantee the presence of multiple markers within the same genome and enable accurate identification, and bring the false positive rate close to zero. As a first application, we will demonstrate the possibility to co-localize 3 virulence genes in the E.coli strain O157:H7, a major foodborne pathogen, which has to be detected in clinical feces samples or food samples, which may also contain non pathogenic E. coli carrying only a subset of these virulence genes. E. Coli will be encapsulated in micrometric droplets, lysed by heating in situ prior performing a multicolour end-point Taqman assay. Our objective is to demonstrate that this test can be successfully applied to real clinical or food samples