Brevet FR2807952A1 — publié le 20011026

La chimie et la biologie nécessitent de stocker et de distribuer des réactifs et des échantillons. On assiste actuellement d'une part à la miniaturisation des volumes réactionnels et d'autre part à la multiplication des échantillons et des analyses effectuées sur ces échantillons. Ainsi la pharmacologie et la génomique par exemple utilisent des banques ou des bibliothèques comprenant des dizaines de milliers d'échantillons biologiques ou chimiques. Par ailleurs, l'analyse d'échantillons, le criblage de molécules et la chimie combinatoire sont réalisés à l'aide de dispositifs à très haut débit permettant le traitement en parallèle d'un grand nombre d'échantillons de très petit volume. La miniaturisation des volumes réactionnels permet d'économiser les composés précieux ou irremplaçables, ceci présente un intérêt évident lorsqu'on travaille sur des échantillons organiques tels que de l'ADN ou des échantillons de sang par exemple. La réduction des volumes réduit également la consommation des réactifs souvent très chers. La diminution progressive des volumes réactionnels utilisés par réaction et l'augmentation du nombre de réactions réalisées en parallèle, que ce soit pour les analyses d'échantillons ou les criblages pharmacologiques, permet donc une diminution considérable du coût par réaction. En outre, des réactions très rapides avec des rendements élevés sont obtenues lorsque les volumes mis enjeu sont très petits. Cependant, la multiplication du nombre des échantillons à traiter, la multiplication du nombre des manipulations effectuées sur ces échantillons ainsi que la réduction des volumes mis en jeu, pose également des problèmes importants au niveau de la gestion, du stockage et de la distribution de ces échantillons. Ceci est particulièrement sensible pour les banques ou les bibliothèques d'échantillons biologiques ou de composés chimiques. Premièrement, ces systèmes se trouvent dans l'obligation de gérer un nombre de croissant d'échantillons. Deuxièmement, le nombre d'utilisations de l'échantillon augmente en raison de la multiplication des tests et des analyses. Enfin, les volumes prélevés sont de plus en plus petits et entraînent, lors des distributions, des problèmes importants liés à la présence de volumes morts et de phénomènes d'évaporation. En pratique, l'évolution des formats a été marquée par le passage des tubes à essais individuels (tubes à essais, tubes de type Eppendorf de 2 ml, 1.5 ml, 0.5 ml) aux microplaques beaucoup plus denses comportant 96, 384, 1536 puits et plus. La microplaque est un format bien adapté à la réalisation des réactions, car elle permet facilement l'addition successive de réactifs ou d'échantillons dans les puits de la microplaque. De plus l'ensemble de la plaque peut être traité simultanément permettant le traitement en parallèle d'un grand nombre d'échantillons. Beaucoup d'instruments et d'automates sont adaptés au format microplaque, principalement au plaques de 96 et 384 puits. Ainsi, l'utilisation des microplaques est aujourd'hui généralisée dans tous les laboratoires. La standardisation des instruments autour de ce format facilite l'automatisation des réactions. Bien que très largement utilisé pour le stockage d'échantillons ou de réactifs, les microplaques ne sont pas adaptées à cet usage. En effet, l'évaporation devient un problème majeur pour le stockage de petits volumes de l'ordre de quelques gtl. De plus le format rigide des microplaques contenant des ensembles de 96 échantillons représente un manque de souplesse considérable. De manière générale trois opérations distinctes sont réalisées sur les échantillons: l'aliquotage ou l'échantillonnage des solutions mères en vue de leur stockage, le réordonnancement des échantillons et la distribution des échantillons dans le milieu réactionnel ou vers des dispositifs d'analyse et de traitement. Ces opérations nécessitent le prélèvement d'une fraction de l'échantillon puis son transfert vers un milieu réactionnel, un dispositif de traitement ou un autre dispositif de stockage. Le stockage d'échantillons est généralement précédé de l'aliquotage de cet échantillon. L'aliquotage consiste à diviser le produit précieux, fragile ou non renouvelable, typiquement des échantillons biologiques ou des composés pharmaceutiques, en petits volumes suffisants pour pouvoir réaliser une à quelques réactions. L'aliquotage permet de travailler sur une fraction de l'échantillon original ou sur une dilution de celui-ci de telle sorte qu'il reste toujours une partie intacte non entamée utilisable en cas de dégradation de l'échantillon ou pour une vérification. Il permet de diminuer les risques de dégradations dues à une mauvaise utilisation (contamination bactérienne) ou à une utilisation trop intense (multiplication des cycles de congélation et décongélation par exemple) ou encore de garder un échantillon de sauvegarde en cas de litige ou d'erreur d'étiquetage. Pour éviter les problèmes d'évaporation trop importants lors du stockage des échantillons, le volume de l'aliquote doit au moins être égal à 1/10 du volume total du contenant. Le choix du consommable (tubes ou microplaques en verre ou en plastique) dépendra donc du volume de l'aliquote et du solvant utilisé. L'aliquotage actuel en tubes de 1.5 à 2 ml autorise des volumes par aliquotes de l'ordre de 1 ml à 100 gl alors qu'en microplaque les volumes stockés sont de l'ordre 150 à 50gl en microplaque à 96 puits et de 50 à 10àl en microplaque à 384 puits. Les consommables actuels sont totalement inadaptés au stockage de volumes inférieurs à 10 pil. En outre, l'aliquotage d'un grand nombre de composés implique des problèmes de stockage des échantillons. Les consommables actuels (tubes et microplaques) n'étant absolument pas compacts, l'espace nécessaire au stockage est multiplié par le nombre d'aliquotes pour chaque échantillon. Le volume occupé par les microplaques et les tubes à essai est particulièrement problématique pour le stockage à -20 C et à -80 C. Un stockage plus compact sans volume mort est indispensable. Le format microplaque présente d'autres désavantages. Pour accéder à un échantillon stocké dans une microplaque il est nécessaire de manipuler toute la plaque alors qu'en tube individuel seul le tube contenant l'échantillon désiré sera ouvert. Les risques d'évaporation dues à des ouvertures répétées et à des cycles fréquents de congélation/décongélation sont donc accrus en microplaque. De plus, des manipulations en série sur des formats très denses, tels que les microplaques, s'accompagne des risques importants de contamination entre les échantillons stockés dans des puits différents. L'intégrité de l'échantillon est mieux préservé en tube individuel et l'étiquetage individuel des tubes est un facteur de sécurité supplémentaire. Cependant ces tubes individuels ne sont pas adaptés au traitement d'un grand nombre d'échantillons en parallèle. La distribution ou le reformatage d'échantillons impliquent le transfert de petits volumes de produits d'un consommable à un autre. Les échantillons ou les réactifs sont distribués vers d'autres dispositifs de stockage (microplaques et tubes), vers des microplaques en vue de la réalisation de réactions ou d'analyses ou encore vers des dispositifs de traitement (instruments, appareils de laboratoire etc.). Le reformatage se fait le plus souvent d'un format individuel peu standardisé comme lestubes ou les fioles vers des microplaques. Les tubes individuels à écartement variable, ne permettent pas d'utiliser les automates rapides dédiés au format microplaque. Le transfert des échantillons des tubes (réception de l'échantillon, stockage) vers le format microplaque (réactions et analyses) se fait soit par des automates très lents avec des risques d'évaporation importants pour les échantillons à prélever, soit manuellement avec de gros risques d'erreurs. La distribution ou le transfert de plaque à plaque est également très long et s'accompagne de risques d'évaporation de l'échantillon. Lorsque le transfert ou la distribution des échantillons est réalisé de façon automatique, il est effectué par des stations de pipetage complexes et onéreuses qui prélèvent un à un les produits à transférer pour les déposer dans le format souhaité. La durée de la distribution de plaque à plaque est principalement imputable au nombre de rinçages nécessaires pour éliminer les risques de contaminations entre deux prélèvements. Les risques de contamination entre échantillons lors du transfert sont réels notamment lorsque les rinçages sont insuffisants ou encore lorsqu'il y a des projections. Lors des transferts avec reformatage, les contenants étant tous ouverts, les risques d'évaporation sont importants lorsque de très petits volumes sont transférés, l'opération pouvant durer entre 1 à 2 heures pour une microplaque. De plus ces systèmes sont totalement inadaptés à la distribution de très petits volumes (de l'ordre du pl) ou à l'amenée de très petits volumes sur des dispositifs de traitement. Que ce soit pour la distribution ou le stockage, les consommables actuels ne sont pas adaptés aux grand nombres ni aux petits volumes. La présent invention propose un nouveau dispositif de stockage et de distribution permettant le stockage d'un grand nombre de produits en parallèles, indépendamment du format en amont et en aval, sans risque de contamination ou d'évaporation et ayant des volumes morts extrêmement réduits. Le dispositif selon la présente invention est adapté pour le stockage et la distribution de petits volumes de fluides (réactifs ou échantillons). La présente invention concerne un nouveau dispositif de stockage et de distribution d'une pluralité d'échantillons de fluide de faibles volumes tels que des réactifs ou des échantillons biologiques, biochimiques ou pharmacologiques. Il est caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de tuyaux de faible diamètre, solidarisés entre eux au moins dans leur partie médiane et ordonnés de sorte qu'à chaque extrémité dudit dispositif les extrémités desdits tuyaux sont ordonnées selon une configuration donnée. Préférentiellement les extrémités desdits tuyaux, qui sont par exemple au moins au nombre de 50, sont au moins à une extrémité du dispositif, libres ou libérables. Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif selon l'invention, il comprend au moins un agencement d'ajutages disposé entre une extrémité du dispositif et un dispositif de traitement ou de stockage, et apte à établir une connexion selon une configuration donnée entre les extrémités desdits tuyaux et ledit dispositif de traitement ou de stockage. Le dispositif selon l'invention peut être ainsi connecté directement à un consommable (tubes ou microplaques) pour le reformatage ou l'aliquotage d'un ou plusieurs fluides (réactifs ou échantillons par exemple). Le dispositif selon l'invention peut aussi directement être connecté à un dispositif d'analyse ou de traitement permettant ainsi l'amenée d'un ou plusieurs fluides sur ces dispositifs. Ce mode de réalisation est rendu possible du fait que les extrémités des tuyaux du dispositif selon l'invention sont ordonnées. Un autre intérêt de présenter des extrémités de tuyaux ordonnées est de faciliter le ré-ordonnancement des échantillons stockés dans lesdits tuyaux. Selon un premier mode de réalisation, chaque agencement d'ajutages est monté solidaire des extrémités desdits tuyaux. Selon un second mode de réalisation, chaque agencement d'ajutages est monté solidaire du dispositif de traitement ou de stockage. Dans leur plus grande généralité, les tuyaux peuvent être de diamètres intérieur/extérieur variés, mais en général par "faible diamètre" on entendra un diamètre tel que les volumes d'échantillons stockés dans lesdits tuyaux sont compris entre 0,1 fl et 100 ml, de préférence entre 1 I.l et 1 ml, et plus particulièrement entre jll et 50 gil. Les tuyaux du dispositif selon l'invention peuvent avantageusement être " déformables ", c'est-à-dire qu'ils sont déformables de façon élastique ou plastique, mais qu'en tout état de cause, sous une contrainte, notamment par écrasement, il est possible de faire se toucher deux parties intérieures diamétralement opposées dudit tuyau. Bien entendu, les autres caractéristiques dimensionnelles, notamment l'épaisseur du tuyau, devront être fonction de la matière utilisée, de même que du diamètre précis mis en oeuvre, ainsi éventuellement que des moyens qui serviront, comme on le verra par la suite, à vider ledit tuyau. De préférence, les tuyaux sont réalisés en une matière polymère, laquelle est capable de contenir le fluide qui pourra y être stocké et est bien entendu inerte vis-à- vis de ce fluide, il s'agira par exemple de polymère de type Téflon, polypropylène ou polycarbonate. Les tuyaux seront de préférence reliés entre eux par des ponts de matière également en une matière polymère et, de façon générale, on utilisera la même matière polymère pour réaliser les tuyaux et les éléments de liaison entre ces tuyaux. Suivant les utilisations du dispositif de stockage et de distibution selon la présente invention, et comme cela sera décrit plus en détail dans ce qui va suivre, les extrémités des tuyaux peuvent être, soit ouvertes, soit certaines de ces extrémités ou l'ensemble des extrémités peuvent être fermées. La matière utilisée pour lesdits tuyaux sera alors de préférence thermoscellable, ce qui facilitera la fermeture des tuyaux lorsque que ceux-ci seront utilisés pour le stockage. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, les axes longitudinaux des tuyaux sont sensiblement parallèles, de même que les diamètres des tuyaux qui sont de préférence sensiblement égaux. En outre, selon un mode de réalisation particulièrement avantageux du dispositif selon l'invention lesdits tuyaux sont disposés en nappe. Le terme " nappe " est utilisé par analogie avec des connexions informatiques qui relient des cartes électroniques entre elles, lesquelles sont constituées par plusieurs dizaines de fils électriques collés côte à côte et se présentant sous forme d'une bande en générale plate et large composée de plusieurs fils, pour désigner une bande plate et large composée non pas de fils mais de tuyaux. Selon ce mode réalisation avantageux en nappe du dispositif selon l'invention, on peut prévoir une " nappe flexible " de tuyaux. Par " nappe flexible " on entend désigner des tuyaux qui sont reliés entre eux, en général par des ponts de matière continus ou discontinus, de façon telle que certains de ces tuyaux puissent être déplacés par rapport aux autres, notamment par rapport au plan moyen de la nappe. Là encore, la matière de la nappe et ses caractéristiques dimensionnelles, en particulier l'épaisseur, devront être prises en compte pour que cette flexibilité puisse être réalisée et pour que l'épaisseur de la nappe au niveau des ponts-de matière n'empêche pas, comme on le verra par la suite, l'écrasement des tuyaux, La nappe pourra, par exemple, être constituée par une nappe polymère sur laquelle sont fixés des tuyaux, par exemple par collage ou soudage, ou bien les tuyaux pourront venir de matière avec la nappe ou être enveloppés dans la nappe. On utilisera également de préférence une nappe dans laquelle les tuyaux sont parallèles et les distances entre chaque tuyau sont identiques. Par " distance " on entend évidemment la distance séparant les axes longitudinaux de chacun des tuyaux. Il est également possible de prévoir qu'au moins l'une des extrémités du tuyau est libre par rapport à la nappe, par " libre " on entend que certaines extrémités des tuyaux ne sont pas liées entre elles par des ponts de matière. Les nappes selon la présente invention sont donc utilisées de préférence pour stocker des fluides et pour distribuer lesdits fluides dans d'autres dispositifs de stockage ou dans des dispositifs destinés à traiter les fluides qu'elles contiennent. De préférence, la présente invention concerne un dispositif destiné à distribuer simultanément des quantités déterminées de fluides dans un dispositif de traitement desdits fluides. Par " fluide" on entend aussi bien des produits totalement liquides qu'éventuellement des gels ou des pâtes. De préférence, le dispositif de stockage et de distribution selon l'invention contient un fluide qui est un échantillon biologique, mais il est possible d'utiliser ce type de dispositif pour stocker des échantillons de produits chimiques. Il est assez facile de remplir un dispositif de stockage et de distribution tel que décrits précédemment, en effet il suffira simplement de plonger directement ou à l'aide d'un moyen de connexion l'une des extrémités des tuyaux dans le fluide et de créer une dépression à l'autre extrémité des tuyaux afin d'aspirer le fluide. Chaque tuyau du dispositif peut être rempli avec un seul fluide ou réactif ou avec une pluralité de fluides ou réactifs séparés par des " bouchons " constitués par un fluide non miscible avec lesdits fluides ou réactifs. Les tuyaux peuvent être remplis sous vide ce qui est compatible avec une phase de dégazage. Lorsque le remplissage est effectué on scelle éventuellement au moins l'une des extrémités du tuyau si l'on envisage de stocker le fluide pendant un certain temps, mais il est également possible d'effectuer immédiatement le transfert, dans ce cas évidemment il n'est pas nécessaire de sceller les extrémités. Les tuy}ux peuvent être étiquetés et congelés pour le stockage. Le stockage obtenu ne comporte pas de volumes morts, il est donc extrêmement compact. De plus étant donné que chaque fluide est stocké dans un tuyau individuel il n'y a pas de risques de contamination entre les échantillons. Il est également possible de sceller lesdits tuyaux à différents endroits afin de découper par la suite des morceaux de longueur différente correspondant à un volume choisi. Cette caractéristique de l'invention est particulièrement avantageuse pour l'aliquotage du fluide ou des fluides contenus dans lesdits tuyaux ainsi que pour le prélèvement ou la distribution d'une quantité déterminée de fluide. Bien entendu, on prévoira sur l'ensemble de ces tuyaux des systèmes permettant le repérage de chacun d'entre eux et même s'il est préférable d'utiliser l'ensemble desdits tuyaux en une seule fois, il est également possible de prévoir une utilisation séparée des différents tuyaux ou des parties de ceux-ci. Le dispositif selon l'invention ainsi décrit n'est tributaire d'aucun format ni en amont ni en aval, ni du nombre de points qui doivent être prélevés en parallèle, ni des volumes à prélever, ni de la structure finale du dispositif qui va être utilisé. Il permet de diviser très rapidement un échantillon en aliquotes de volume déterminé. Les fluides peuvent ensuite être distribués en parallèle en utilisant l'ensemble des tuyaux ou individuellement en séparant les tuyaux. Le dispositif selon la présente invention est de préférence à usage unique. Il garantit donc une stérilité maximale sans risque de contamination. Le procédé de remplissage selon l'invention permet d'éviter les volumes morts, en outre ce format peut être stocké avec une perte minimum de place puisqu'il est possible, par exemple, de rouler les nappes pour les placer dans des réfrigérateurs. Lorsque le dispositif de stockage doit être utilisé il est facile de couper les extrémités des tuyaux qui contiennent les échantillons que l'on souhaite traiter, de placer ceux-ci dans les endroits appropriés du dispositif de traitement puis d'effectuer la mise en pression afin de vider totalement ou partiellement les tuyaux correspondants. Différents moyens peuvent être utilisés pour la mise en pression des fluides en vue de leur distribution. Il est évidemment possible de mettre en pression les fluides à traiter en injectant un fluide dans le tuyau par l'extrémité opposée à l'extrémité ouverte des tuyaux, par exemple, par mise en pression à l'aide d'air. Une des extrémités des tuyaux peut ainsi être branchée sur une pompe peristaltique ou un sur un pousse-seringue. De préférence les pompes utilisés comportent une pluralité de canaux afin de distribuer les contenu d'une pluralité de tuyaux en parrallèle. De préférence, le moyen de mise en pression du fluide à l'intérieur du tuyau peut être réalisé par écrasement des tuyaux et déplacement du pincement selon l'axe longitudinal des tuyaux vers l'extrémité ouverte, laquelle est reliée au dispositif de traitement. Il pourra s'agir notamment, soit d'un système de type " pied presseur/plan " ou bien de préférence d'un cylindre qui roule sans glisser sur la platine, laquelle peut être plane ou sous forme d'un autre rouleau, en écrasant les tuyaux, l'axe de rotation du cylindre étant sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal des tuyaux. Il est important de remarquer que, grâce au dispositif de distribution selon l'invention, il est possible de contrôler facilement le débit. Ainsi, lorsque les tuyaux sont de même diamètre, il est possible d'avoir un débit constant pour l'ensemble des échantillons qui pourront être traités en parallèle. Les extrémités des tuyaux peuvent être simplement placées dans le dispositif de traitement qui peut être, par exemple, un ensemble de puits ou bien un dispositif plus complexe, les tubulures pouvant alors être soudées directement ou bien être fixées par l'intermédiaire d'un agencement d'ajutages approprié, ledit agencement d'ajutages pouvant ou non être solidaire des extrémités des tuyaux correspondantes. Si on le souhaite, et pour des utilisations particulières, il est possible de prévoir des dispositifs selon l'invention avec des tuyaux de diamètres différents, si l'on souhaite par exemple avoir certains tuyaux présentant un débit double des tuyaux qui leur sont parallèles. Ceci peut être réalisé aisément en utilisant des matières polymères. Enfin, avantageusement le dispositif selon l'invention permet d'éviter toute contamination entre les échantillons contenus dans les différents tuyaux. La nappe de tuyaux est jetable, ce qui permet d'éviter également la contamination entre deux injections. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de stockage et de distribution d'une pluralité d'échantillons de fluide de faibles volumes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de tuyaux de faible diamètre, solidarisés entre eux au moins dans leur partie médiane et ordonnés de sorte qu'à chaque extrémité dudit dispositif les extrémités desdits tuyaux sont ordonnées selon une configuration donnée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités desdits tuyaux sont au moins à une extrémité du dispositif, libres ou libérables. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un agencement d'ajutages disposé entre une extrémité du dispositif et un dispositif de traitement ou de stockage, et apte à établir une connexion selon une configuration donnée entre les extrémités desdits tuyaux et ledit dispositif de traitement ou de stockage. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque agencement d'ajutages est monté solidaire des extrémités desdits tuyaux. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque agencement d'ajutages est monté solidaire du dispositif de traitement ou de stockage. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les volumes d'échantillons stockées dans les tuyaux sont compris environ entre 0,1.1I et 100 ml, de préférence entre 1 gl et 1 ml, et plus particulièrement entre 10 gl et 50 gl. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les tuyaux ont des diamètres sensiblement égaux. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les axes longitudinaux des tuyaux sont sensiblement parallèles. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les extrémités des tuyaux sont ouvertes. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits tuyaux sont déformables. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les tuyaux sont réalisés en matière polymère. 12. Dispositif selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que les tuyaux sont en matière thermoscellable. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les tuyaux sont disposés en nappe. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les tuyaux sont reliés entre eux par des ponts de matière. 15. Dispositif selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que la nappe est réalisée en une seule matière polymère. 16. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que les tuyaux sont parallèles. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que la distance entre chaque tuyau est identique. 18. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 17, caractérisé en ce qu'au moins l'une des extrémités des tuyaux est libre par rapport à la nappe. 19. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'il comporte au moins 50 tuyaux. 20. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que le fluide est un échantillon biologique. 21. Procédé de remplissage d'un dispositif de stockage et de distribution selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que l'une des extrémités des tuyaux plonge dans le fluide, en ce que l'on crée une dépression à l'autre extrémité des tuyaux et en ce que, lorsque le remplissage est effectué, on scelle éventuellement au moins l'une des extrémités des tuyaux.