Brevet FR2740222A1 — publié le 19970425

La présente invention concerne de manière générale le traitement d'un échantillon en milieu liquide, notamment aqueux, pour libérer et séparer une fraction prédéterminée d'intérêt dudit échantillon. De manière particulière, mais uniquement à titre d'exemple non limitatif, l'invention concerne le traitement d'un matériel biologique, par exemple cellulaire, pour libérer et séparer un constituant ou une fraction prédéterminée, sub-cellulaire ou intra-cellulaire de l'échantillon traité, par exemple une fraction nucléique ou protéique. De manière à introduire la présente invention et expliciter cette dernière, celle-ci sera ci-après décrite et définie par référence à l'analyse, détection, concentration ou séparation, d'une fraction nucléique dans un échantillon biologique, par exemple d'un matériel cellulaire comprenant ladite fraction nucléique recherchée, pour son identification et/ou sa quantification. La présente invention a pour objet un ensemble de traitement d'un échantillon, ledit ensemble étant stérilisable et permettant d'éviter, d'une part toute contamination du constituant ou de la fraction prédéterminée, à analyser, du fait du traitement antérieur d'un échantillon différent, et d'autre part toute contamination par différentes sources externes, susceptibles en particulier de fausser ensuite l'analyse. S'agissant du traitement de fractions ou constituants nucléiques, un tel objet est particulièrement important, quand on sait en pratique que beaucoup d'analyses de matériel nucléique sont pertubées, voire faussées, avec le même appareil d'analyse, d'une part par des reliquats ou restes de l'échantillon précédemment traité, et d'autre part par l'existence dans l'environnement immédiat de l'appareil d'analyse de "polluants" nucléiques. En conséquence, l'analyse de fractions ou constituants nucléiques impose des contraintes, en particulier un travail dans des conditions particulièrement sévères, pour éviter toute contamination parasite du constituant ou de la fraction à analyser. L'invention permet de remédier à ces inconvénients. Un ensemble de traitement conforme à l'invention comprend, d'une part un module actif, permanent, essentiellement statique, clos par rapport à l'extérieur, rassemblant dans un circuit de traitement en série, entre une entrée principale pour l'échantillon à traiter, et une sortie principale pour la fraction ou le constituant prédéterminé de ce même échantillon - une première enceinte de dissociation de l'échantillon traité, notamment de lyse du matériel biologique, pour libérer la fraction ou le constituant prédéterminé et recherché, ladite enceinte comprenant un premier élément de conduit - une deuxième enceinte de séparation de cette fraction prédéterminée, comprenant un second élément de conduit - différents conduits de liaison entre les différents éléments ou composants du circuit de traitement - différentes entrées secondaires et/ou sorties secondaires pour différents agents liquides ou gazeux de traitement, et/ou effluents liquides ou gazeux respectivement - et des vannes de contrôle des fluides, liquides ou gaz circulant dans ce circuit - tous les composants du circuit, y compris les premiers et seconds éléments de conduit, étant obtenus en un matériau, notamment métallique, mécaniquement résistant, susceptible de dissiper de la chaleur par effet ohmique, pour constituer une source chaude directement dans leur masse - et une source électrique connectée auxdits composants, dont les premiers et seconds éléments de conduit, pour faire passer en leur sein, de manière contrôlée, un courant électrique générant une source chaude directement dans leur masse, le tout étant agencé pour une incinération interne et complète du circuit, par simple passage d'un courant électrique, dans les matériaux constitutifs dudit circuit, et d'autre part, un récipient externe jetable, pour l'échantillon à analyser, connectable à l'entrée principale du circuit de traitement, et un récipient externe jetable d'analyse pour la fraction ou le constituant prédéterminé et recherché, notamment une carte connectable à la sortie principale du circuit de traitement, cette carte comprenant différents réactifs et moyens d'analyse de la fraction prédéterminée éventuellement le récipient externe jetable et la carte externe jetable sont rassemblés selon un même composant ou dispositif, lui même jetable. Préférentiellement, au moins plusieurs vannes de contrôle du circuit de traitement sont chacune une vanne dite "statique à congélation" du liquide de l'échantillon, et/ou de tout autre agent liquide circulant dans le circuit de traitement. Chaque vanne comprend à cette fin, un élément de conduit agencé pour recevoir le milieu liquide dans sa section de passage, dont la paroi est conductrice de la chaleur, et une source froide disposée au contact thermique, notamment en échange de chaleur avec ledit élément de conduit, dont la température et la puissance frigorifiques sont adaptées à la congélation du milieu liquide, dans ladite section de passage.L'élément de conduit est dimensionné en relation avec la source froide, et la source chaude générée par passage du courant électrique en son sein, pour passer rapidement, par exemple dans un temps élémentaire inférieur à 10 secondes, d'un état froid, dans lequel le milieu liquide est susceptible par congélation de boucher de manière étanche le passage au travers de l'élément de conduit, y compris vis-à-vis de pressions relativement importantes, par exemple au moins égales à 50 bars, notamment 150 bars, à un état chaud dans lequel le milieu liquide est liquéfié en libérant le passage précité. Grâce à l'invention, on aboutit donc à un ensemble ou système de traitement pouvant être automatisé, et mis en oeuvre dans des conditions et un environnement moins sévères que ceux usuellement rencontrés avant l'analyse d'échantillons ou matériaux "sensibles", c'est-à-dire susceptibles d'être contaminés ou de contaminer leur environnement immédiat, par exemple l'opérateur de l'analyse. La présente invention est maintenant décrite par référence au traitement d'un échantillon biologique pour l'analyse subséquente d'une fraction nucléique d'un matériau cellulaire, par référence au dessin annexé, dans lequel - la Figure 1 représente de manière schématique un ensemble d'analyse selon l'invention - la Figure 2 représente de manière schématique une vanne statique à congélation, appartenant à l'ensemble d'analyse représenté à la Figure 1. Un ensemble de traitement selon l'invention comporte trois parties, à savoir - un module actif A, permanent, essentiellement statique, clos par une enceinte 26 par rapport à l'extérieur, regroupant un circuit de traitement 6 décrit ci-après - un récipient externe B, jetable, pour l'échantillon à traiter, par exemple un inoculum d'une culture cellulaire ; ce récipient est connectable à l'entrée principale 7 du circuit de traitement 6 - et un autre récipient externe C, jetable, d'analyse de la fraction nucléique obtenue dans le circuit de traitement 6, connectable à la sortie principale du circuit de traitement ; ce récépient comprend de manière traditionnelle et non décrite ci-après, différents réactifs et moyens d'analyse de la fraction nucléique, par exemple pour l'amplification et/ou la détection d'un fragment nucléique particulier. Le circuit de traitement 6 rassemble entre l'entrée principale 7 et la sortie principale 8 - un premier conduit 3, formant une première enceinte 1 de dissociation ou lyse du matériel biologique traité, en l'occurrence la culture cellulaire analysée - un second conduit 4, formant une deuxième enceinte 2 de séparation de la fraction nucléique à analyser - différents conduits de liaison, dont l'un 9 entre le premier conduit 3 et le second conduit 4, et l'autre 10 entre le second conduit 2 et la sortie principale 8 - différentes entrées secondaires 11 à 13, et/ou sorties secondaires 14, 39, pour différents agents liquides et/ou gazeux de traitement, et/ou effluents liquides ou gazeux respectivement - des vannes de contrôle 15 à 25 et 27 des flux liquides ou gazeux circulant dans le circuit de traitement; préférentiellement, les vannes de contrôle 15,16,17,18,21,22,23,24 et 25 sont des vannes dites statiques à congélation, comme décrit ci-après; la vanne 27 est soit une vanne mécanique ou traditionnelle, soit une vanne statique à congélation ; dans ce dernier cas, il est nécessaire de prévoir des moyens d'alimentation en liquide, non représentés dans la Figure 1 annexée. Tous les composants du circuit 6 de traitement, y compris les premier 3 et second 4 éléments de conduits des première 1 et deuxième enceintes 2 respectivement, sont obtenus en un matériau, notamment métallique, mécaniquement résistant, susceptible de dissiper de la chaleur par effet ohmique, pour constituer une source chaude directement dans leur masse. Pour ce faire, une source électrique représentée schématiquement sous la référence numérique 5 est connectée à tous ces composants, y compris aux premier et deuxième éléments 3 et 4 de conduits des première 1 et deuxième 2 enceintes respectivement, pour faire passer en leur sein, et de manière contrôlée, un courant électrique générant une source chaude. Comme particulièrement représenté à la Figure 2, chaque vanne statique à congélation, identifiée précédemment, comprend, pour la congélation du milieu liquide de l'échantillon traité, et/ou de tout autre agent liquide circulant dans le circuit de traitement 6 - un élément de conduit 29, agencé pour recevoir le milieu liquide dans sa section de passage 29a, dont la paroi est conductrice de la chaleur, - une source froide 28, représentée de manière globale et commune à la Figure 1, disposée au contact thermique, notamment en échange de chaleur avec l'élément de conduit 29, dont la température et la puissance frigorifique sont adaptées à la congélation du milieu liquide, dans la section de passage 29a - l'élément de conduit 29 étant dimmensionné en relation avec la source froide 28 et la source chaude générée par passage en son sein du courant électrique, en provenance de la source électrique 5, pour passer rapidement, par exemple dans un temps élémentaire inférieur à 10 secondes, d'un état froid dans lequel le milieu liquide est susceptible par congélation de boucher de manière étanche le passage au travers dudit élément de conduit, y compris vis-à-vis de pressions relativement importantes, par exemple au moins égales à 50 bars, notamment 150 bars, à un état chaud dans lequel le milieu liquide est liquéfié en libérant ledit passage. Par conséquent, il résulte de la description précédente que pratiquement la totalité du circuit de traitement 6, et par conséquent du module actif A, est agencée pour une incinération interne complète, par simple passage d'un courant électrique dans les matériaux constitutifs dudit circuit. La circulation des liquides dans la première enceinte 1, ou premier élément de conduit 3, est contrôlée par les vannes statiques à congélation 16 et 17, respectivement à l'entrée la et à la sortie lb de l'élément de conduit 3. La circulation des liquides dans la deuxième enceinte 2 est contrôlée par les vannes statiques 22 et 23, respectivement à l'entrée 2a et à la sortie 2b du deuxième élément de conduit 4. Trois entrées secondaires 11 à 13, respectivement pour trois liquides de lavage 30 à 32, à savoir respectivement du thiocyanate de guanidium, de l'éthanol et de l'acétone sont disposées sur le circuit de traitement 6, entre la sortie lb de la première enceinte et l'entrée 2a de la deuxième enceinte. Une entrée secondaire 33 pour un liquide d'élution 34 est disposée sur le circuit de traitement, entre la sortie lb de la première enceinte et l'entrée 2a de la deuxième enceinte 2, en aval des entrées secondaires 11 à 13. Les entrées secondaires 11 à 13 et 33 sont contrôlées respectivement par les vannes 18 à 21, et ces dernières sont des vannes statiques à congélation. Dans le circuit de traitement 6, la sortie 2b de la deuxième enceinte 2 communique avec un récipient de collecte 35 des effluents liquides, par l'intermédiaire d'une vanne statique à congélation 24. Dans le circuit de traitement 6, l'entrée la de la première enceinte 1 communique avec un réservoir 36 d'un milieu aqueux, par l'intermédiaire d'une vanne statique à congélation 15. Ce même réservoir 36 communique avec le récipient de collecte 35, par l'intermédiaire d'un élément de conduit 9' contrôlé par la vanne statique à congélation 25. Une capacité 37 de stockage intermédiaire est disposée dans le circuit de traitement 6, entre la sortie 2b de la deuxième enceinte 2 et la sortie principale 8. Deux sorties secondaires 38 et 39, éventuellement en phase liquide et/ou gazeuse, pour mise en dépression du circuit de traitement 6, et/ou balayage du même circuit avec un gaz, communiquent avec le circuit 6, en aval de la sortie 2a de la deuxième enceinte 2. La sortie secondaire 38 est disposée sur le récipient de collecte 35 des effluents, et la sortie secondaire 39 est disposée au-dessus de la capacité 37 de stockage intermédiaire, en étant contrôlée par une vanne statique 27 à congélation. Le réservoir 36 du milieu aqueux, les récipients de stockage des liquides de lavage 30 à 32, le récipient de stockage du liquide d'élution 34, et le récipient 35 de collecte des effluents liquides sont disposés à l'extérieur de l'enceinte 26 renfermant le circuit de traitement 6 proprement dit. Aux fins de l'analyse d'une fraction ou d'un constituant nucléique de cellules contenues dans un échantillon de culture dans le récipient B, le protocole opératoire suivant est mis en oeuvre, à partir de l'ensemble d'analyse précédemment décrit. Pour la description ci-après, fermer ou ouvrir une vanne statique à congélation 16 ou 17, signifie respectivement congeler le milieu liquide dans sa section de passage, au moyen de la source froide 28, et faire passer un courant électrique dans la masse de l'élément de conduit, aux fins de chauffer et liquéfier ce même milieu liquide, et ainsi libérer le passage dans ledit élément de conduit. Par tous moyens appropriés, par exemple par aspiration de l'échantillon liquide dans le récipient B, l'échantillon à traiter est transféré dans la première enceinte 1, la vanne 16 étant ouverte, et la vanne 17 initialement ouverte se fermant par congélation au contact de l'échantillon liquide. L'intérieur de l'enceinte 1 se trouve isolé et rempli avec l'échantillon à traiter, en fermant la vanne la.En faisant passer un courant électrique dans le premier élément conduit 3, les vannes 16 et 17 étant toujours fermées, on vaporise le milieu liquide d'une part, et on élève la pression du même milieu à l'intérieur de l'élément de conduit 3, à des valeurs relativement importantes, d'autre part, de telle sorte que le matériel cellulaire se trouve lysé, en libérant la ou les fractions nucléiques à analyser, mais en mélange avec d'autres fractions résiduelles, notamment protéiques, provenant du même matériel cellulaire. La deuxième enceinte est pourvue de moyens permettant de fixer ou retenir la fraction nucléique recherchée, disposés dans le deuxième élément de conduit 4, et consistant par exemple en un matériau adsorbant, notamment de la silice. En ouvrant les vannes 17 et 22, la vanne 23 étant fermée, l'échantillon lysé, comprenant la fraction nucléique d'intérêt et les fractions résiduelles, est transféré, par exemple par aspiration, dans le deuxième élément de conduit 2. La fraction nucléique d'intérêt est adsorbée sur ledit matériau adsorbant de la deuxième enceinte 2. Puis, en ouvrant successivement les vannes 18 à 20 et les vannes 22, 23 et 24, par exemple par aspiration, les fractions résiduelles de l'échantillon lysé se trouvent transférées vers le récipient de collecte 35, étant entendu que la vanne 25 est fermée. Ainsi, la deuxième enceinte se trouve rincée par les liquides de rinçage 30 à 32 respectivement, les effluents étant évacués vers le récipient de collecte 35. De cette manière, les fractions autres que nucléiques sont éliminées de la deuxième enceinte 2. En fermant la vanne 24, et en ouvrant successivement les vannes 21,22,23 et 25, par aspiration dans la capacité 27, on fait circuler dans la deuxième enceinte 2 le liquide d'élution 34, lequel emporte avec lui, lors de son passage dans la deuxième enceinte 2, spécifiquement et uniquement la fraction nucléique, laquelle se retrouve en suspension dans la capacité 37 de stockage intermédiaire. Puis, cette même fraction d'élution peut être transférée, toujours par aspiration par exemple, dans le récipient externe ou carte C d'analyse, par la sortie principale 8. Et c'est dans cette carte que s'effectue selon des moyens appropriés ne faisant pas partie de la présente invention, l'analyse proprement dite de la fraction nucléique, par exemple par amplification et/ou détection, au moyen de réactifs déjà disponibles ou ajoutés dans le récipient externe C d'analyse. La vanne 27 étant ouverte par tous moyens appropriés, soit par aspiration, soit par refoulement, on fait circuler dans la totalité du circuit de traitement de l'air stérile, lequel est évacué par les sorties secondaires 38 et 39. Eventuellement, et si nécessaire, le liquide d'élution peut être transféré, de la même manière et avec les mêmes moyens, au travers de la deuxième enceinte 2 et de la capacité 37, vers le récipient externe d'analyse C. Par ouverture des vannes 15 et 24, la vanne 25 étant fermée et toujours par aspiration, la totalité du circuit 6 de traitement se trouve lavée au moyen du milieu aqueux 36. Par l'intermédiaire des sorties secondaires 38 et 39, toutes les vannes du circuit étant ouvertes, on fait circuler dans ledit circuit de l'air de séchage. En faisant passer un courant électrique dans la totalité du circuit de traitement 6, on porte toutes les surfaces internes de ce dernier à une température permettant l'incinération complète des matières organiques ou biologiques, ce qui conduit à une décontamination complète dudit circuit. La capacité 37 est décontaminée par tout moyen thermique approprié (non représenté). Après décontamination complète de l'ensemble de traitement, la vanne 25 est fermée par congélation, par alimentation du milieu aqueux 36 au travers de l'élément de conduit 10. Et pour terminer, on peut faire circuler de l'air de refroidissement dans ce même circuit 6, comme déjà effectué avec l'air de séchage. Le module actif A est alors prêt pour une nouvelle analyse, à partir d'un nouvel échantillon dans le récipient B, et avec un nouveau récipient externe C d'analyse. REVENDICATIONS 1/ Ensemble de traitement d'un échantillon en milieu liquide, notamment aqueux, par exemple d'un matériel biologique, comprenant une première enceinte (1) de dissociation dudit échantillon, notamment de lyse dudit matériel biologique, pour libérer une fraction ou constituant prédéterminé d'intérêt, et une deuxième enceinte (2) de séparation de ladite fraction prédéterminée, chaque dite enceinte comprenant un élément de conduit (3,4) obtenu en un matériau, notamment métallique, mécaniquement résistant, susceptible de dissiper de la chaleur par effet ohmique, pour constituer une source chaude directement dans sa masse, et au moins une source électrique (5) connectée aux premier et deuxième éléments (3,4) de conduit desdites première (1) et deuxième (2) enceintes respectivement, pour faire passer dans lesdits éléments de conduits, de manière contrôlée, un courant électrique, générant lesdites sources chaudes respectivement, caractérisé en ce que ledit ensemble comprend, d'une part un module actif (A) permanent, essentiellement statique, clos (26) par rapport à l'extérieur, rassemblant dans un circuit de traitement (6) en série, entre une entrée principale (7) pour l'échantillon à traiter et une sortie principale (8) pour la fraction prédéterminée, les premier (3) et second (4) conduits, différents conduits (9,9') de liaison, différentes entrées secondaires (11 à 13 et 33) et/ou sorties (14,39) secondaires pour différents agents liquides ou gazeux de traitement, et/ou effluents liquides ou gazeux respectivement, et des vannes de contrôle (15 à 25, 27) des flux liquides circulant dans ledit circuit, tous les composants dudit circuit (6), outre les premier (3) et second (4) éléments de conduits, étant obtenus en un matériau, notamment métallique, mécaniquement résistant, susceptible de dissiper de la chaleur par effet ohmique, pour constituer une source chaude directement dans leur masse, et ladite source électrique (5) leur étant connectée, pour faire passer en leur sein, de manière contrôlée, un courant électrique générant une source chaude, le tout étant agencé pour une incinération interne complète dudit circuit, par simple passage d'un courant électrique dans les matériaux constitutifs dudit circuit, et d'autre part un récipient externe (B) jetable pour l'échantillon à analyser, connectable à l'entrée principale (7) du circuit de traitement, et un autre récipient externe (C) jetable pour analyse, connectable à la sortie principale (8) du circuit de traitement, ladite carte comprenant différents réactifs et moyens d'analyse de la fraction prédéterminée. 2/ Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins plusieurs vannes de contrôle (15,16,17,18,21,22,23,24 et 25) sont chacune une vanne statique à congélation du milieu liquide de l'échantillon, et/ou de tout autre agent liquide circulant dans le circuit de traitement, et comprennent chacune à cette fin, un élément de conduit (29) agencé pour recevoir le milieu liquide dans sa section de passage (29a), dont la paroi est conductrice de la chaleur, une source froide (28) disposée au contact thermique, notamment en échange de chaleur avec ledit élément de conduit, dont la température et la puissance frigorifique sont adaptées à la congélation du milieu liquide, dans ladite section de passage, ledit élément de conduit (29) étant dimensionné en relation avec les sources froides (28), et la source chaude générée par passage de courant électrique en son sein, pour passer rapidement, par exemple dans un temps élémentaire inférieur à dix secondes, d'un état froid dans lequel le milieu liquide est susceptible par congélation de boucher de manière étanche le passage au travers dudit élément de conduit, y compris vis-à-vis de pressions relativement importantes, par exemple au moins égales à 50 bars, notamment 150 bars, à un état chaud dans lequel le milieu liquide est liquéfié en libérant ledit passage. 3/ Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une entrée secondaire (11à13) pour un liquide de lavage (30 à 32) est disposée sur le circuit de traitement (6) entre la sortie (lb) de la première enceinte (1) et l'entrée (2a) de la deuxième enceinte. 4/ Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une entrée secondaire (33) pour un liquide d'élution (34) est disposée sur le circuit (6) de traitement, entre la sortie (lb) de la première enceinte (1) et l'entrée (2a) de la deuxième enceinte (2). 5/ Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le circuit de traitement (6), la sortie (2b) de la deuxième enceinte (2) communique avec un récipient de collecte (35) des effluents liquides. 6/ Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le circuit de traitement (6), l'entrée (la) de la permière enceinte (1) communique avec un réservoir (36) d'un milieu aqueux. 7/ Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que un réservoir d'un milieu aqueux (36) communique avec un récipient de collecte (35) par l'intermédiaire d'un élément de conduit (9'). 8/ Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une capacité (37) de stockage intermédiaire est disposée dans le circuit de traitement (6), entre la sortie (2b) de la deuxième enceinte (2) et la sortie principale (8). 9/ Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une sortie secondaire (38,39) en phase liquide et/ou gazeuse, pour mise en dépression du circuit (6) de traitement et/ou balayage dudit circuit avec un gaz, communique avec ledit circuit, en aval de la sortie (2a) de la deuxième enceinte (2). 10/ Ensemble selon les revendications 5 et 9, caractérisé en ce que la sortie secondaire (38) en phase gazeuse communique avec le récipient (35) de collecte des effluents liquides. 11/ Ensemble selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la sortie secondaire (39) en phase gazeuse communique avec la capacité (37) de stockage intermédiaire.