Projet ANR-15-CE24-0019 – CLIPO : Platerforme nanophotonique clipsable pour la biodétection
Programme : Micro et nanotechnologies pour l’information et la communication (DS0710) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Madame Cécile Jamois (Institut des Nanotechnologies de Lyon)
Montant : 540474.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 42 mois
Résumé : Le criblage moléculaire à haut débit est un outil essentiel pour le dépistage précoce de maladies comme le cancer ou les maladies infectieuses. Les intérêts économiques et sociétaux pour le développement de systèmes de diagnostic bas coût sont énormes, autant dans les pays en voie de développement pour la prévention d’épidémies que dans les pays développés où les frais de santé deviennent problématiques. Le Projet de Recherche Collaborative Entreprise CLIPO vise la mise au point d’un système de dépistage optique sans marqueur répondant aux besoins en terme de fiabilité, de coûts et de compacité, tout en offrant le potentiel de dépasser largement les limites actuelles de sensibilité. 
Le cœur du système est une puce optique jetable et clipsable, compatible avec une lecture sur caméra sans lentille, et constituée d’un réseau de biocapteurs nanophotoniques. Les capteurs sont séparés par des barrières assurant une forte isolation optique pour garantir un bon rapport signal-sur-bruit en détection et un faible crosstalk entre capteurs. La stratégie choisie pour de grandes performances optiques est l’exploitation de cristaux photoniques pour la réalisation parallèle des capteurs et des barrières. La puce clipsable sera basée sur les technologies silicium pour viser des coûts faibles et une production de masse. 
Les cristaux photoniques peuvent supporter des résonances très fines et très sensibles à la présence d’analyte, garantissant ainsi de hautes performances. Le principe du système est basé sur la détection d’une forte variation du signal transmis lors du greffage des biomolécules, avec pour objectif une lecture simultanée de toute la puce de capteurs. Le système visé devra donc combiner une illumination homogène de toute la puce et un suivi fiable des variations de résonance pour chaque capteur via l’imagerie des signaux transmis sur une matrice de détecteurs.
Les objectifs principaux du projet sont le design et la validation d’une puce photonique répondant au cahier des charges qui sera défini pour le système optique, la démonstration de la puce pour la biodétection et l’optimisation de ses performances, et enfin le développement d’un système optique complet compatible avec des solutions portatives et rentables. Ces objectifs soulèvent 3 grands challenges : le premier se situe dans le domaine de la photonique et concerne le design et la démonstration d’une puce présentant simultanément de grandes figures de mérite pour la biodétection et une forte isolation optique entre les capteurs ; le deuxième est à la fois technologique et biochimique, car la sensibilité et la fiabilité d’une puce de capteurs dépendent directement de la reproductibilité des réponses des dispositifs au sein de la puce ; le troisième porte sur l’aspect produit, qui devra présenter de hautes performances de biodétection tout en étant compact et rentable à la fois du point de vue du système (illumination, détection, alignement) et de la puce jetable (matériaux et fabrication bas coût).
Afin de garantir le succès du projet, le consortium réunit 3 partenaires très complémentaires, l’INL (photonique et biodétection), le Leti (technologie, systèmes optiques) et la spin-out Avalun (cahier des charges et preuve de concept). Le programme de travail est divisé en 3 tâches interactives : tâche 1 « puce photonique » vise le design, la réalisation et l’optimisation optique des puces de capteurs ; tâche 2 « biodétection » vise une démonstration puis l’optimisation biologique et chimique des puces pour la biodétection ; tâche 3 « système optique » vise à définir le cahier des charges du système en termes de solutions, composants optiques et tolérances, et conduira à la démonstration finale du système de biodétection complet.
En conclusion, le projet présente un fort impact potentiel dans de multiples domaines, dont la photonique fondamentale et appliquée, les micro-technologies, la chimie de surface, la biodétection sans marqueur, ainsi que les outils de diagnostic compacts.