Brevet FR2933410A1 — publié le 20100108

Nouvelle sonde de détection La présente invention concerne la détection d'acides nucléiques par de nouvelles sondes nucléotidiques. L'invention trouve son application dans le domaine du diagnostic. 5 Aujourd'hui, la recherche de séquences nucléotidiques cibles représente un objectif majeur dans de nombreux laboratoires et principalement dans le domaine médical ou agroalimentaire. Dans ces domaines, la recherche de séquences cibles vise par exemple la détection d'organismes pathogènes, la recherche d'une contamination bactérienne dans une 10 chaîne agroalimentaire ou encore le diagnostic de mutations à l'origine de maladies génétiques ou de cancers. Les difficultés majeures de ces méthodes résident dans la spécificité, la sensibilité, la rapidité et la reproductibilité du test utilisé. Il est indispensable de pouvoir donner un résultat certain et ceci essentiellement dans le domaine du diagnostic. Différents types de méthodes sont décrits dans la littérature. Elles reposent 15 généralement sur les propriétés d'appariement des brins complémentaires d'acides nucléiques, communément appelée �hybridation d'acides nucléiques� ou simplement �hybridation�. D'une manière générale, après avoir déterminé la séquence spécifique d'un organisme ou d'une maladie qui doit être analysée, il convient d'extraire les acides nucléiques d'un échantillon, et éventuellement d'amplifier et de détecter la séquence d'intérêt. Ainsi de 20 nombreuses méthodes d'amplification ont été développées telles que PCR, LCR, NASBA, TMA, SDA. De même un grand nombre de techniques de détection existe. L'une d'elles met en oeuvre des sondes particulières, décrites par Tyagi & Kramer (Nature Biotech, 1996, 14 :303-308), communément connues sous le nom de � molecular beacons �. Ces sondes ont une structure en épingle à cheveux comprenant une partie � boucle � simple brin et une partie 25 � tige � double brin. La partie � boucle � contient une séquence complémentaire de la séquence nucléotidique cible et la partie � tige � est formée par deux séquences complémentaires l'une de l'autre. L'extrémité libre d'une des séquences complémentaires de la partie � tige � est marquée par un fluorophore tandis que l'autre extrémité libre de l'autre brin de la partie � tige � est couplée à un extincteur de fluorescence ou � quencher �. En 30 l'absence d'une séquence cible complémentaire, la sonde de détection est dans une forme en épingle à cheveux et la sonde ne produit pas de fluorescence, l'énergie du fluorophore étant transférée directement à l'extincteur de fluorescence. Lorsque cette sonde s'hybride à une séquence cible, elle perd sa configuration, les extrémités 5' et 3' s'éloignent et l'extincteur de fluorescence et le fluorophore sont séparés l'un de l'autre. La fluorescence émise reflète alors l'hybridation de la sonde sur la cible qui est détectée pendant son amplification et éventuellement quantifiée. On parle alors de la détection en phase homogène en temps réel (ou détection en � real-time �). Toutefois, ces sondes présentent des contraintes de synthèse importantes nécessitant un design très particulier au niveau des séquences de la tige. En effet, elles peuvent s'hybrider de façon non spécifique avec la cible à détecter, notamment lorsque celle-ci est riche en bases GC, induisant des faux positifs ou des bruits de fond importants qui affectent la sensibilité de détection. De plus, il est nécessaire d'introduire deux séquences complémentaires pour former la tige, la séquence complète de la sonde en épingle à cheveux comprend alors au moins 30 nucléotides, alors que seulement 20 nucléotides sont généralement nécessaires pour la reconnaissance moléculaire. De ce fait, le rendement de synthèse de ces sondes en épingle à cheveux est assez limité. Un autre inconvénient de ces sondes est la difficulté de design de la structure en épingle à cheveux du fait de la structure � tige-boucle � qui facilite le repliement de la boucle sur elle même et les interactions internes � boucle-boucle �. Ainsi, plusieurs designs et synthèses sont alors souvent nécessaires avant de trouver la séquence qui possède les caractéristiques thermodynamiques recherchées. Différentes solutions ont été proposées pour tenter de pallier le problème d'hybridation non spécifique de la tige. Ainsi Crey-Desbiolles et al. (Nucleic Acids Res., May 2 0 2005; 33: e77) ont proposé la substitution des nucléotides naturels de la tige par des nucléotides modifiés qui s'hybrident entre eux pour former la tige mais qui ne peuvent pas s'hybrider avec les nucléotides naturels de la cible. L'inconvénient de cette approche est principalement le besoin d'introduire, à chaque extrémité de la séquence de reconnaissance, au moins quatre à cinq unités de ce nucléotide modifié, alors qu'il n'est pas commercialement 25 disponible, ce qui complique la synthèse de la sonde en épingle à cheveux. D'autre part, cette approche ne résout pas le problème du nombre élevé de nucléotides de la séquence complète ni celui de la difficulté de design de la structure de l'épingle à cheveux. Une autre solution proposée par Browne (J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 1989û1994) consiste à introduire des nucléotides inversés dans les deux séquences de la tige. Dans ce 3 0 mode de réalisation, les séquences de la tige ne peuvent pas s'hybrider directement sur les séquences de la cible attenantes à la séquence hybridée avec la boucle, à cause de leur orientation parallèle avec la cible. L'inconvénient de cette technique est que les séquences de la tige peuvent interagir avec d'autres séquences de la cible plus lointaines qui pourraient se replier et se rendre accessibles pour cette interaction. De plus, les problèmes du nombre élevé de nucléotides de la séquence complète et celui de l'instabilité de la structure en épingle à cheveux ne sont pas résolus par cette approche. Une autre solution proposée par Tsourkas et al. (Nucleic Acids Res., Oct 2002; 30: 4208 - 4215.) consiste à designer la sonde en épingle à cheveux de telle façon que l'une des séquences formant la tige fait aussi partie de la séquence de reconnaissance. Cette solution permet de raccourcir la séquence complète de la sonde. Cependant, une perte de spécificité, associée à ce design, a été observée. De plus, pour la même séquence de reconnaissance, ce type de design possède une boucle plus courte, ce qui restreint sa flexibilité et renforce les interactions boucle-boucle, rendant les caractéristiques thermodynamiques de la sonde moins prévisibles. Il existe donc un réel besoin pour un nouveau format de sonde permettant de pallier les inconvénients de l'art antérieur. A ce titre, l'invention concerne une nouvelle sonde de détection d'un acide nucléique cible, constituée d'un brin nucléotidique marqué comportant trois fragments : - un premier fragment présentant une première séquence de fermeture, - un deuxième fragment dont tout ou partie présente une séquence de reconnaissance destinée à la reconnaissance moléculaire de l'acide nucléique cible, - un troisième fragment présentant une deuxième séquence de fermeture, et - au moins deux marqueurs, une des extrémités du brin de ladite sonde de détection étant libre de tout marqueur, dans laquelle, lorsque les deux séquences de fermeture sont hybridées ensemble, la sonde de détection a une forme complètement circulaire, lesdites séquences de fermeture maintenant ainsi ladite sonde dans une conformation non détectable en l'absence dudit acide nucléique cible. On entend par complètement circulaire, une conformation de la sonde lorsque les deux séquences de fermeture sont hybridées l'une à l'autre pour former un duplex, l'une des extrémités de l'une des séquences de fermeture étant reliée à l'extrémité opposée de l'autre séquence de fermeture par l'intermédiaire de la séquence de reconnaissance, l'ensemble formant un cercle selon les figures 1 et 2. A l'inverse d'une structure en épingle à cheveux cette conformation permet de maintenir la séquence boucle en disposition linéaire, étirée entre les deux extrémités de la tige, ce qui empêche les interactions internes dans la séquence de la boucle, et facilite aussi son accessibilité par la cible complémentaire. Dans un mode de réalisation intéressant de l'invention, la sonde de détection est caractérisée en ce qu'un premier marqueur est porté par un nucléotide du premier fragment et un second marqueur est porté par un nucléotide du deuxième ou du troisième fragment, les deux nucléotides étant avoisinants lorsque les deux séquences de fermeture sont hybridées. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, la sonde de détection est caractérisée en ce que tout ou partie des deux séquences de fermeture s'hybrident de façon parallèle. De façon avantageuse, l'une des séquences de fermeture est une séquence constituée de nucléotides d'anomérie alpha. Selon un autre mode préféré de réalisation de l'invention, la sonde de détection est caractérisée en ce que tout ou partie des deux séquences de fermeture s'hybrident de façon anti-parallèle. De façon avantageuse une des deux séquences de fermeture est liée à la séquence de reconnaissance par une liaison inversée 5'-5' ou 3'-3'. 2 0 De façon avantageuse, au moins un marqueur est un fluorophore et au moins un autre marqueur est un extincteur de fluorescence. Ainsi, lorsque les deux séquences de fermeture sont hybridées ensemble, les nucléotides portant les marqueurs sont avoisinants de telle sorte que toute ou une grande partie de l'énergie du fluorophore après excitation est transférée à l'extincteur de fluorescence. De préférence, les deux marqueurs sont portés par des 25 nucléotides dont la position est l'un en face de l'autre, ces deux nucléotides étant reliés l'un à l'autre par des liaisons hydrogène, formant un appariement de bases, ou distants de 1 à 5 nucléotides. De façon avantageuse, tout ou partie de la première ou de la seconde séquence de 3 0 fermeture peut s'hybrider sur la séquence cible. Cette conformation permet un meilleur contrôle de la distance entre le fluorophore et l'extincteur de fluorescence, car une des séquences de fermeture étant immobilisée sur la cible, les deux séquences de fermeture ne peuvent pas s'approcher entre elles autant que si elles étaient toutes les deux en conformation flexible simple brin. Cette conformation a aussi l'avantage de diminuer le nombre de nucléotides libres pouvant interagir de façon non spécifique et celle de diminuer le nombre de nucléotides de la séquence complète. De façon avantageuse, la longueur de la sonde est comprise entre 25 et 40 nucléotides. Selon le mode de réalisation précédent, la sonde une fois hybridée à la séquence cible, a une séquence de fermeture qui participe à l'hybridation tandis que l'autre séquence de fermeture est dans l'incapacité de s'hybrider du fait de son orientation inversée ou de la présence de nucléotides alpha. Cette conformation permet de limiter les hybridations non spécifiques. De plus, au cours du design de la sonde, l'ajout de la séquence de fermeture modifiée (alpha ou inversée) au reste de la sonde, n'influence pas le design de la séquence de reconnaissance. Ainsi, le design se limite à définir la bonne séquence complémentaire de la cible en fonction des conditions de détection, et ajouter après à l'une de ses extrémités une séquence de fermeture modifiée (alpha ou inversée) complémentaire de l'autre séquence de fermeture capable de s'hybrider à la cible, sans devoir vérifier les interactions possibles avec la cible ni devoir ajouter une séquence à chaque extrémité, comme c'est le cas pour les sondes en épingle à cheveux. Le design de la sonde en est donc facilité. 2 0 Encore de façon avantageuse, la longueur des séquences de fermeture est comprise entre 6 et 30 nucléotides, préférentiellement entre 6 et 15 nucléotides. Dans un mode particulier, une séquence nucléotidique est attachée à la sonde de détection. De préférence, elle est attachée à l'extrémité de la séquence de fermeture naturelle 25 c'est à dire à la séquence qui n'est ni inversée ni constituée de nucléotides alpha. Ainsi la sonde de détection selon la présente invention peut être adaptée au design de la sonde appelée � tentacle probe � selon la demande de brevet WO-A-07/114986. La sonde de détection selon la présente invention peut être mise en oeuvre dans 3 0 n'importe quel test où une sonde nucléotidique est utilisée pour détecter un acide nucléique cible. Ainsi, un autre objet de la présente invention porte sur une méthode pour détecter une séquence cible susceptible d'être présente dans un échantillon comprenant les étapes suivantes : - mettre en contact l'échantillon avec une sonde de détection selon la présente invention, - détecter la formation d'un hybride entre la sonde de détection et la séquence cible, indiquant la présence de ladite séquence cible dans ledit échantillon. Dans un mode préféré de l'invention, la détection se fait conjointement à une réaction d'amplification de la séquence cible, on parle alors de détection en temps réel. Dans un autre mode préféré, la détection se fait après une réaction d'amplification de la séquence cible, on parle alors de détection � end-point �. La réaction d'amplification peut être basée sur n'importe quelle méthode d'amplification, linéaire ou exponentielle, telle que PCR, LCR, NASBA, TMA, SDA, RCA. Préférentiellement la méthode d'amplification est une méthode d'amplification produisant des acides nucléiques simple brin ADN ou ARN, telle que la NASBA, la TMA ou la PCR asymétrique. Un autre objet de l'invention porte sur un kit pour détecter une séquence cible comprenant au moins une sonde de détection selon la présente invention. Ce kit peut éventuellement contenir les réactifs et séquences amorces nécessaires à la réalisation d'une 2 0 réaction d'amplification. Par exemple, un kit selon la présente invention, adapté à une amplification NASBA, peut contenir des nucléotides et des enzymes d'amplification telles que les transcriptases inverses, la RNase H et la T7 ARN polymérase. Les définitions suivantes permettront de mieux comprendre l'invention. 25 Le terme � acide nucléique � signifie un enchaînement d'au moins deux désoxyribonucléotides ou ribonucléotides comprenant éventuellement au moins un nucléotide modifié, par exemple au moins un nucléotide comportant une base nucléique modifiée, telle que l'inosine, la méthyl-5-désoxycytidine, la diméthylamino-5-désoxyuridine, la 3 0 désoxyuridine, la diamino-2,6-purine, la bromo-5-désoxyuridine ou toute autre base modifiée permettant l'hybridation. Ce polynucléotide peut aussi être modifié au niveau de la liaison internucléotidique comme par exemple les phosphorothioates, les H-phosphonates, les alkyl- phosphonates, au niveau du squelette comme par exemple les alpha-oligonucléotides (FR 2 607 507) ou les PNA (M. Egholm et al., J. Am. Chem. Soc., 114, 1895-1897, 1992) ou les 2' O-alkyl ribose et les LNA (BW, Sun et al., Biochemistry, 4160-4169, 43, 2004). L'acide nucléique peut être naturel ou synthétique, un oligonucléotide, un polynucléotide, un fragment d'acide nucléique, un ARN ribosomique, un ARN messager, un ARN de transfert, un acide nucléique obtenu par une technique d'amplification enzymatique, telle que : • PCR (Polymerase Chain Reaction), décrite dans les brevets US-A-4,683,195, US-A-4,683,202 et US-A-4,800,159, et sa dérivée RT-PCR (Reverse Transcription PCR), notamment dans un format en une étape, tel que décrit dans le brevet EP-B-0.569.272, • LCR (Ligase Chain Reaction), exposée par exemple dans la demande de brevet EP-A-0.201.184, • RCR (Repair Chain Reaction), décrite dans la demande de brevet WO-A-90/01069, • 3SR (Self Sustained Sequence Replication) avec la demande de brevet WO-A-90/06995, • NASBA (Nucleic Acid Sequence-Based Amplification) avec la demande de brevet WO-A- 91/02818, • TMA (Transcription Mediated Amplification) avec le brevet US-A-5,399,491, et • RCA (Rolling Circle Amplification) décrite dans le brevet US-6,576,448. Au sens de la présente invention, on entend par � cible � ou � acide nucléique cible �, 2 0 une séquence nucléotidique dont au moins une partie de l'enchaînement en motifs nucléotidiques est spécifique et complémentaire de la séquence nucléotidique de la sonde de détection utilisée. La cible peut être naturelle ou issue d'une réaction d'amplification enzymatique in vitro, comme la NASBA (Nucleic Acid Sequence-Based Amplification), la PCR (Polymerase Chain Reaction) ou toute autre technique connue de l'homme du métier. 25 Lorsque la séquence cible est issue d'une réaction d'amplification enzymatique in vitro, les séquences produites par cette amplification sont appelées des � amplicons �. Par � sonde de détection �, on entend une séquence nucléique de 10 à 100 motifs nucléotidiques, notamment de 10 à 50 motifs nucléotidiques et préférentiellement de 25 à 40 3 0 nucléotides. Cette sonde comprend un fragment nucléotidique dit deuxième fragment dont au moins une partie de l'enchaînement en motifs nucléotidiques est spécifique et complémentaire de la séquence nucléotidique de la cible. Cette sonde comprend également deux autres fragments dit premier et troisième fragments présentant chacun une séquence de fermeture dont la longueur est comprise entre 6 et 30 nucléotides et préférentiellement entre 6 et 15 nucléotides. Par � premier fragment �, on entend une séquence nucléotidique qui peut être complémentaire et de polarité adaptée audit troisième segment lors de la présence de ce dernier. Par � deuxième fragment �, on entend une séquence nucléotidique complémentaire et de 10 polarité adaptée à la séquence de la cible. Par � troisième fragment �, on entend une séquence nucléotidique complémentaire et de polarité adaptée audit premier segment. Par � marqueur �, on entend une molécule portée par un nucléotide. Le lien entre le 15 marqueur et le nucléotide peut se faire de différentes façons connues de l'homme du métier. Le couplage manuel se fait par l'utilisation de marqueurs portant un groupement activé, typiquement un carboxyle ou un thiol, qui sont couplés sur un nucléotide interne modifié portant le groupement réactif correspondant (amine ou thiol, par exemple), ou sur une extrémité du brin nucléotidique modifiée avec ces mêmes groupements réactifs. Le couplage 2 0 automatique se fait par l'utilisation de phosphoramidites portant le marqueur, et alors le couplage se fait pendant la synthèse automatisée du brin nucléotidique, soit sur une extrémité du brin, soit sur une position interne, en fonction du type de phosphoramidite utilisé. Par � fluorophore �, on entend une molécule qui émet un signal de fluorescence quand elle est excitée par de la lumière à une longueur d'onde qui convient. Le fluorophore peut être 25 notamment une rhodamine ou un dérivé tel que Texas Red, une fluorescéine ou un dérivé, un fluorophore de la famille des Alexa tels que l'Alexa532 et l'Alexa647, Alexa 405, Alexa 700, Alexa 680, ou tout autre fluorophore qui convienne en fonction de l'appareil de mesure utilisé. Les fluorophores disponibles pour les sondes de détection sont très variés et connus de l'homme du métier. 3 0 Au sens de la présente invention, on entend par � fluorescéine � une molécule chimique aromatique qui émet un signal de fluorescence avec un maximum d'émission autour de 530 nm, quand elle est excitée par de la lumière à une longueur d'onde autour de 495 nm. Par � extincteur de fluorescence � ou �quencher �, on entend une molécule qui interfère avec la fluorescence émise par un fluorophore. Cet extincteur peut être choisi parmi des molécules aromatiques non fluorescentes, pour éviter des émissions parasites. Préférentiellement, le dit extincteur est un Dabsyl ou un Dabcyl ou un � Black hole quencherTM � qui sont des molécules aromatiques non fluorescentes qui empêchent l'émission de fluorescence quand elles se trouvent physiquement à proximité d'un fluorophore. La technique de transfert d'énergie de fluorescence par résonance (FRET) peut également être utilisé tel que décrit par exemple dans Fluorescent Energy Transfer Nucleic Acid Probes, p . 4, Ed. V.V. Didenko, Humana Press 2006, ISSN 1064-3745. Le quencher peut également être choisi parmi des molécules fluorescentes telles que par exemple la TAMRA (carboxytetramethylrhodamine). Par � polarité �, on entend l'orientation de la séquence nucléotidique, 5' vers 3' ou 3' vers 5', par rapport à sa séquence complémentaire. Ainsi des segments peuvent être orientés de façon : ^ antiparallèle : dans ce cas l' oligonucléotide est hybridé dans le sens inversé de la séquence complémentaire. Dans la présente invention, un des modes de réalisation présente une des séquences de fermeture qui est alors constituée de nucléotides 2 0 inversés afin que la sonde de détection ait une forme circulaire lorsque ladite séquence de fermeture est hybridée à l'autre séquence de fermeture. ^ parallèle : dans ce cas, l'oligonucléotide est hybridé dans le même sens que la séquence complémentaire. Dans la présente invention, un des modes de réalisation présente une des séquences de fermeture qui est alors constituée de nucléotides alpha 25 afin que la sonde de détection ait une forme circulaire lorsque ladite séquence de fermeture est hybridée à l'autre séquence de fermeture. Par � hybridation �, on entend le processus au cours duquel, dans des conditions appropriées, deux fragments nucléotidiques simple brin, ayant en tout ou partie des séquences 3 0 suffisamment complémentaires, sont susceptibles de former un double brin ou � duplex � stabilisé par des liaisons hydrogènes entre les bases nucléiques. Les conditions d'hybridation sont déterminées par la stringence, c'est-à-dire la rigueur et la faible salinité des conditions opératoires. L'hybridation est d'autant plus spécifique qu'elle est effectuée à plus forte stringence. La stringence est définie notamment en fonction de la composition en bases d'un duplex sonde/cible, ainsi que par le degré de mésappariement entre deux acides nucléiques. La stringence peut également être fonction des paramètres de la réaction, tels que la concentration et le type d'espèces ioniques présentes dans la solution d'hybridation, la nature et la concentration d'agents dénaturants et/ou la température d'hybridation. La stringence des conditions dans lesquelles une réaction d'hybridation doit être réalisée dépendra principalement des sondes d'hybridation utilisées. Toutes ces données sont bien connues et les conditions appropriées peuvent être déterminées par l'homme du métier. Par � nucléotides alpha � ou � nucléotide d'anomérie alpha �, on entend des désoxynucléotides à configuration anomérique non naturelle alpha, dans lequel la base azotée portée par le carbone anomérique du désoxyribose est située en dessous du plan au lieu d'être en dessus du plan comme dans le cas des nucléotides beta. Préférentiellement, les nucléotides alpha sont ceux décrits dans la demande WO-A-88/04301. Par � nucléotide inversé � on entend des nucléotides ayant une orientation inverse à celle de la séquence qui les contient. Classiquement, la synthèse se faisant dans le sens 3' vers 5', les nucléotides inversés sont introduits à la suite ou avant le reste du brin nucléotidique, dans 2 0 le sens 5' vers 3'. La jonction entre les nucléotides inversés et le reste du brin se fait alors par une liaison 5'-5' ou 3'-3'. On pourra se référer à Koga M. et al., J. Org. Chem., 1991, 56, 3757. Par � extrémité �, on entend le point de départ et le point de terminaison de la synthèse 25 d'un oligonucléotide généralement définis par le numéro porté par les hydroxyles libres portés par le premier ou le dernier nucléoside soit 3' ou 5'. Il est entendu que par un choix approprié des unités d'élongation (les phosphoramidites des nucléosides alpha ou beta, inversés ou non), on peut synthétiser un oligonucléotide dans le sens 3' vers 5' ou l'inverse, voire, alterner pendant la synthèse le sens de l'élongation. Ceci conduit à des oligonucléotides 30 portant des extrémités 3'-5', 5'-3', 3'-3'ou encore 5'-5'. Au sens de la présente invention, on entend par � échantillon biologique �, tout échantillon susceptible de contenir des acides nucléiques. Ces derniers peuvent être extraits de tissus, de sang, de sérum, de salive, de cellules circulantes d'un patient ou provenir d'un produit alimentaire, agroalimentaire ou encore être d'origine environnementale. L' extraction se fait par tout protocole connu de l'homme du métier, par exemple selon le procédé d'isolation décrit dans le brevet EP-B-0369.063. Les figures ci-jointes sont données à titre d'exemple explicatif et n'ont aucun caractère limitatif. Elles permettront de mieux comprendre l'invention. Figures 1 : Exemple de conformations complètement circulaires de la sonde selon la présente invention. T : dT-FAM, fluorophore Nucléotide en minuscule : nucléotides alpha Q : extincteur de fluorescence Figure 2 : Exemple de conformations complètement circulaires de la sonde selon la présente invention. T : dT-FAM, fluorophore Q : extincteur de fluorescence 2 0 Nucléotide en minuscule : nucléotides inversés Figure 3 : Expérience de dénaturation thermique de la sonde selon l'invention de type alpha du modèle influenza B, comme décrit dans l'exemple 1 (émission de fluorescence en fonction de la température). Figure 3a : sonde en présence de sa cible synthétique. 25 Figure 3b : sonde seule sans sa cible. Figure 4 : Expérience de dénaturation thermique de la sonde selon l'invention de type alpha du modèle HIV, comme décrit dans l'exemple 1 (émission de fluorescence en fonction de la température). Figure 4a : sonde en présence de sa cible synthétique. 3 0 Figure 4b : sonde seule sans sa cible. Figure 5 : Expérience de dénaturation thermique de la sonde selon l'invention de type inversé du modèle influenza B, comme décrit dans l'exemple 2 (émission de fluorescence en fonction de la température). Figure 5a : sonde en présence de sa cible synthétique. Figure 5b : sonde seule sans sa cible. Figure 6 : Expérience de dénaturation thermique de la sonde selon l'invention de type inversé du modèle HIV, comme décrit dans l'exemple 2 (émission de fluorescence en fonction de la température). Figure 6a : sonde en présence de sa cible synthétique. Figure 6b : sonde seule sans sa cible. Exemple 1 : étude de l'hybridation des sondes selon l'invention de type alpha des modèles influenza B et HIV avec leur séquence cible. Obiectifs L'objectif de cette expérience est de démontrer qu'une sonde modifiée selon l'invention est capable de produire un signal de fluorescence par hybridation en présence d'une séquence cible complémentaire. Design expérimental Les sondes utilisées sont les suivantes : 2 0 Modèle Influenza B ù sonde Opa6d : 5'-gaccgtctl (dT- FAM)GGAGAAGACGTCCAAAAACTG GCAGAC- 3' Da Modèle HIV, sonde HOa8 : 5'-accctatctc(dTFAM)CCATCAATGAGGAAGCTGCAGAATG GGATAGAG- 3' Da Les séquences nucléotidiques soulignées correspondent aux séquences de fermeture. 25 Les nucléotides écrits en minuscule dans les sondes correspondent à des nucléotides de type alpha. Da correspond à l'extincteur de fluorescence Dabsyl (Glen Research, n° cat. 20-5912). dT-FAM correspond au fluorophore FAM (fluorescéine-amine) attaché à un nucléotide désoxythymine (Glen Research, n° cat. 10-1056). 30 Les séquences cible synthétiques utilisées sont les suivantes : Modèle Influenza B, cible cC : 5'-TTTAGT TTT TGG ACG TCT TCT CCTTT-3' Modèle HIV, cible cH4 : 5'- TTTACTCTATCCCATTCTGCAGCTTCCTCATTGATTTT-3' Les sondes et les séquences cibles sont synthétisées suivant la procédure de synthèse aux phosphoramidites, connue de l'homme du métier. La méthode de synthèse aux phosphoramidites a été décrite par Beaucage et Lyer (Tetrahedron, 48, 223-2311, 1992). Les réactifs et phosphoramidites sont achetées dans le commerce, notamment chez Eurogentec S. A. (Seraing, Belgique) et Gien Research (Sterling, Virginia, USA). Les phosphoramidites alpha, utilisés pour introduire les nucléotides modifiés alpha, sont achetés chez Chemgenes (Wilmington, MA, USA, n° catalogue ANP-1651, ANP-1652, ANP-1653, ANP-1654). Les oligonucléotides ont été purifiés par HPLC. Leur pureté a été également contrôlée par analyse HPLC, leur identité a été contrôlée par spectrométrie de masses Maldi-TOF. Les sondes sont introduites dans une solution contenant : un diluant basic kit (bioMérieux bv, Boxtel, Pays Bas, ref. 70352), une sonde à concentration 0,1 micromolaire, une séquence cible synthétique à concentration 1,25 micromolaire. Le volume final est de 20 �l. Des contrôles négatifs sont préparés en utilisant de l'eau pure au lieu de la séquence cible. Cela permet d'observer le comportement de la sonde seule. Les solutions sont chauffées à 65°C dans le lecteur de fluorescence (EasyQ reader, bioMérieux bv, Boxtel, Pays Bas) et laissées refroidir pendant 5 heures. La fluorescence de chaque solution est mesurée tout au long du refroidissement. Résultats Les résultats obtenus sont représentes dans les figures 3 et 4. Les sondes Opa6 et Hoa8 en présence de leur séquence cible synthétique respective (figure 3a et 4a) présentent le profil de fluorescence attendu : à basse température, la sonde est hybridée avec sa cible et le fluorophore est à une distance maximale de l'extincteur. La fluorescence est 3 0 maximale. A haute température, la double hélice sonde/cible est déstabilisée, la sonde devient simple brin et la distance entre le fluorophore et l'extincteur diminue, provocant une diminution de la fluorescence. La stabilité thermique de la double hélice sonde/cible est donnée par la valeur de � Tm-cible �. Le Tm (meelting temperature) correspond au point d'inflexion de la courbe. La Tm-cible est calculée comme le minimum de la première dérivée de la courbe. Les sondes Opa6 et Hoa8 ont une Tm-cible (voir tableau 1) qui leur permet de rester hybridées avec leur cible à la température de la réaction d'amplification Nasba, 41°C, et de produire ainsi un maximum de signal de fluorescence en présence de sa séquence cible. Les sondes Opa6d et Hoa8 seules (figure 3b et 4b) présentent le profil de fluorescence attendu : à basse température, la sonde est structurée en forme circulaire et le fluorophore est très près de l'extincteur. La fluorescence émise est très faible. A haute température, la structure secondaire est dissociée, le fluorophore s'éloigne de l'extincteur et l'émission de la fluorescence augmente au fur et à mesure et atteint un plateau lorsque la structure secondaire est complètement dénaturée. La stabilité thermique de la structure secondaire de la sonde est donnée par la valeur de � Tm-sonde �, qui correspond au point d'inflexion de la courbe. La Tm-sonde est calculée comme le maximum de la première dérivée de la courbe. Les sondes Opa6d et Hoa8 ont une Tm-sonde (voir tableau 1) qui leur permet de rester fermées à la température de la réaction d'amplification Nasba, 41°C, et de produire ainsi un minimum de fluorescence résiduelle en l'absence de sa séquence cible. 2 0 Le � ratio ouvert/fermé �, aussi appelé � ratio-0/F �, permet de mesurer le niveau de signal produit par une sonde en présence de sa cible à 41°C. Il est calculé comme le ratio entre le signal produit par la sonde en présence de sa séquence cible et le signal résiduel produit par la sonde seule. 25 Dans le tableau 1 sont réunies les valeurs de Tm-sonde, Tm-cible et ratio-0/F obtenus avec les sondes décrites dans cet exemple. Sonde Tm-sonde Tm-cible (°C) (°C) ratio-0/F OPa6d 51,8 57,7 5,4 HOa8 51,0 64,5 4,5 Tableau 1 : valeurs de Tm-sonde, Tm-cible et ratio-0/F Conclusions Les sondes selon l'invention de type alpha selon l'invention, des modèles influenza B et HIV, seules en solution, forment une structure secondaire stable à 41°C, produisant une extinction du signal de fluorescence due à la proximité du fluorophore et de l'extincteur. Lorsqu'elles sont en solution en présence de leur séquence cible synthétique, elles s'hybrident avec leurs séquences cibles synthétiques produisant un signal de fluorescence mesurable. Exemple 2 : étude de l'hybridation des sondes selon l'invention de type inversé des modèles influenza B et HIV avec leur séquence cible. Objectifs L'objectif de cette expérience est de démontrer qu'une sonde modifiée selon l'invention est capable de produire un signal de fluorescence par hybridation en présence d'une séquence cible complémentaire. Design expérimental Les sondes utilisées sont les suivantes : Modèle Influenza B ù sonde Opi6d : 5'-Da -GGAGAAGACGTCCAAAAACTGGCAGA-3'(dT-FAM) 3'-cctcttctg-5' Modèle HIV, sonde HOi8d : 5'-Da-CCATCAATGAGGAAGCTGCAGAATGGGATAGAG-3'-(dT-FAM) 3'-g ta2ttactc-5'Les séquences soulignées correspondent aux séquences de 2 0 fermeture. Les nucléotides écrits en minuscule et en gras dans les sondes correspondent à des nucléotides inversés. Da correspond à l'extincteur de fluorescence Dabcyl (Glen Research, 10-5912). dT-FAM correspond au fluorophore FAM (fluorescéine-amine) attaché à un nucléotide 25 désoxythymine (Glen Research, n° cat. 10-1056). Les séquences cible synthétiques utilisées sont les suivantes : Modèle Influenza B, cible cC : 5'-TTTAGT TTT TGG ACG TCT TCT CCTTT-3' Modèle HIV, cible cH4 : 5'- TTTACTCTATCCCATTCTGCAGCTTCCTCATTGATTTT-3' Les sondes et les séquences cible sont synthétisées suivant la procédure de synthèse aux phosphoramidites, connue de l'homme du métier. La méthode de synthèse aux phosphoramidites a été décrite par Beaucage et Lyer, (Tetrahedron, 48, 223-2311, 1992). Les réactifs et phosphoramidites sont achetées dans le commerce, notamment chez Eurogentec S. A. (Seraing, Belgium) et Glen Research (Sterling, Virginia, USA). Les phosphoramidites inversés, utilisés pour introduire les nucléotides inversés, sont achetés chez Glen Research (Sterling, Virginia, USA, n° catalogue 10-0001, 10-0101, 10-0201, 10-0301). Les oligonucléotides ont été purifiés par HPLC. Leur pureté a été également contrôlée par analyse HPLC. Leur identité a été confirmée par spectrométrie de masses Maldi-TOF.. Les sondes sont introduites dans une solution contenant : un diluant basic kit (bioMérieux bv, Boxtel, Pays Bas, ref. 70352), une sonde à concentration 0,1 micromolaire, une séquence cible synthétique à concentration 1,25 micromolaire. Le volume final est de 20 �l. Des contrôles négatifs sont préparés en utilisant de l'eau pure au lieu de la séquence cible. Cela permet d'observer le comportement de la sonde seule. Les solutions sont chauffées à 65°C dans le lecteur de fluorescence (EasyQ reader, bioMérieux bv, Boxtel, Pays Bas) et laissées refroidir pendant 5 heures. La fluorescence de chaque solution est mesurée tout au long du refroidissement. Les résultats sont exprimés en forme de graphique de température versus fluorescence. Résultats Les résultats obtenus sont représentes dans les figure 5 et 6. Les sondes Opi6 et Hoi8d en présence de leur séquence cible synthétique respective (figure 5a et 6a) présentent le profil de fluorescence attendu : à basse température, la sonde est hybridée avec sa cible formant un duplex suffisamment rigide pour écarter le fluorophore de l'extincteur. Dans ce duplex les deux molécules se trouvent à une distance maximale l'un de l'autre. La fluorescence émise est maximale. A haute température, la double hélice sonde/cible est dissociée, la sonde devient alors simple brin. Dans ce cas, même si la structure secondaire au sein de cette sonde est dissociée, la distance entre le fluorophore et l'extincteur est inférieure à celle dans le duplex sonde/cible à cause de la flexibilité de la sonde dénaturée. Ceci induit une diminution de la fluorescence par extinction. La stabilité thermique de la double hélice sonde/cible est donnée par la valeur de � Tm-cible � qui correspond au point d'inflexion de la courbe. La Tm-cible est calculée comme le minimum de la première dérivée de la courbe. Les sonde Opi6 et Hoi8d ont une Tm-cible (voir tableau 2) qui leur permet de rester hybridées avec leur cible à la température de la réaction d'amplification Nasba, 41°C, et de produire ainsi un maximum de signal de fluorescence en présence de leur séquence cible. Les sondes Opi6d et Hoi8d seules (figure 5b et 6b) présentent le profil de fluorescence attendu : à basse température, la sonde est structurée en forme circulaire et le fluorophore est très près de l'extincteur. La fluorescence émise est très faible. A haute température, la structure secondaire est dissociée, le fluorophore s'éloigne de l'extincteur et l'émission de la fluorescence augmente au fur et à mesure et atteint un plateau lorsque la structure secondaire est complètement dénaturée. La stabilité thermique de la structure secondaire de la sonde est donnée par la valeur de � Tm-sonde �, qui correspond au point d'inflexion de la courbe. La Tm-sonde est calculée comme le maximum de la première dérivée de la courbe. Les sondes Opi6d et Hoi8d ont une Tm-sonde (voir tableau 2) qui leur permet de rester fermées à la température de la réaction d'amplification Nasba, 41°C, et de produire ainsi un minimum de fluorescence résiduelle en l'absence de sa séquence cible. Le � ratio ouvert/fermé �, aussi appelé � ratio-0/F �, permet de mesurer le niveau de signal produit par une sonde en présence de sa cible à 41°C . Il est calculé comme le ratio entre le signal produit par la sonde en présence de sa séquence cible et le signal résiduel produit par la sonde seule. Dans le tableau 2 sont réunies toutes les valeurs de Tm-sonde, Tm-cible et ratio-0/F obtenus avec les sondes décrites dans cet exemple. Tm-cible Sonde Tm-sonde (°C) (°C) ratio-0/F OPi6d 48,5 59,7 5,325 HOi8d 48,6 64,0 3,7 Tableau 2 : valeurs de Tm-sonde, Tm-cible et ratio-0/F Conclusions Les sondes selon l'invention de type inversé des modèles influenza B et HIV, seules en solution, forment une structure secondaire stable à 41°C, produisant une extinction du signal de fluorescence due à la proximité du fluorophore et de l'extincteur. Lorsqu'elles sont en solution en présence de leur séquence cible synthétique, elles s'hybrident avec leurs séquences cibles synthétiques produisant un signal de fluorescence mesurable. Exemple 3 : étude de la détection en temps réel pendant l'amplification Nasba de la cible 10 influenza B par les sondes de type alpha selon l'invention. Obiectifs L'objectif de cette expérience est de démontrer qu'une sonde modifiée selon l'invention est capable de détecter sa séquence cible en temps réel pendant l'amplification Nasba. Design expérimental 15 La séquence cible de l'amplification est un ARN d'une longueur de 212 nucléotides, synthétisé par transcription à partir d'un plasmide selon une technique de transcription in vitro connue de l'homme du métier. La séquence de cet ARN correspond à une séquence du génome du virus de l'influenza B. 2 0 Les amorces et sondes utilisées sont les suivantes : Amorces : Pl 5'-AA TTCTAA TA CGA CTCA CTA TA GGGGAGCTCTGCTTTAGCACTTCCA -3' P2 : 5'- GAGAAATGCAGATGGTCTCAGCTA -3' Sonde type alpha Opa6d : 25 5'-ga ccg tct g (dT-FAM) GGA GAA GAC GTC CAA AAA CTG GCA GAC- 3' Da La sonde et les amorces sont synthétisées et contrôlées tel que décrit dans les exemples 1 et 2. Le segment en italique du primer P1 correspond à la séquence de reconnaissance de l'enzyme T7 RNA polymérase , nécessaire pour l'amplification enzymatique in vitro Nasba. Les segments soulignés correspondent aux séquences de fermeture. Les nucléotides écrits en minuscule dans la sonde type alpha Opa6d correspondent à des nucléotides de type alpha. Da correspond à l'extincteur de fluorescence Dabsyl (en position 3') (Gien Research, n° cat. 20-5912). dT-FAM correspond au fluorophore FAM (fluorescéine-amine) attaché à un nucléotide désoxythymine (Gien Research, n° cat. 10-1056). Le segment en 3' de l'amorce P1 est complémentaire d'une séquence de l'ARN cible. La séquence de l'amorce P2 est égale à une séquence de l'ARN cible située du côté 5' de la séquence complémentaire de l'amorce Pl. La réaction d'amplification Nasba va générer une multitude de copies d'une séquence ARN, dite � amplicon �, dont la séquence correspond à la séquence complémentaire de l'ARN cible, dans le segment compris entre la séquence d'hybridation de l'amorce P1 et la séquence égale à la séquence de l'amorce P2. Les sondes selon l'invention comportent une séquence de reconnaissance qui va s'hybrider avec les amplicons générés par la réaction d'amplification Nasba. De ce fait, le signal produit par la sonde est détecté seulement quand la séquence d'ARN cible est présente dans le mélange réactionnel et qu'elle est amplifiée par la Nasba avec les amorces choisies. La réaction d'amplification Nasba est réalisée à l'aide des réactifs �Nasba basic kit � (bioMerieux bv, Boxtel, Pays Bas, ref. 60079136 & 60085192) et dans les conditions prescrites par le fabricant. Chaque tube d'amplification contient un volume final de 20 �l, qui est composé comme suit : 8,64 �l des réactifs � Nasba basic kit � dans les proportions prescrites par le fabricant. 0,4 �l d'amorce Pl à 10 �M 0,4 �l d'amorce P2 à 10 �M 0,16 �l de la sonde Opa6d à 10 �M 5 �l de la cible ARN à une concentration suffisante pour obtenir une concentration finale de 5, 50, 500 ou 5000 copies par tube réactionnel. Dans tous les cas, un témoin négatif est réalisé qui contient de l'eau � DNase/RNase free � (n° catalogue 32739, ACROS). Toutes les expériences sont réalisées en duplicate. Après une étape de dénaturation de 5 minutes à 65°C puis une incubation de 2 minutes à 41°C, 5 �l du reactif � enzyme mix � (1 accusphère � enzyme � 60085111 pour 45�1 de diluant � enzyme � 60085192, partie du � Nasba basic kit �) est ajouté au mélange réactionnel. Le mélange réactionnel est alors introduit dans le lecteur de fluorescence dont la température a été fixée à 41°C et la réaction est suivie grâce au logiciel Director 2.0 (bioMerieux bv, Boxtel, Pays Bas), avec lecture de fluorescence émise par le fluorophore FAM pendant 90 minutes. A la fin de la réaction, un profil graphique de détection est obtenu pour chaque tube, avec les valeurs numériques de �Alpha3 � et �MSR �. La valeur � Alpha3 � est � le délai d'épuisement des amorces � tel que décrit dans l'article de Weusten et al. (Nucleic Acids Research 2002, vol. 30, N°6, e26). Cette valeur correspond au temps auquel l'augmentation du signal de fluorescence commence a être détectable. Plus l'amplification est rapide et donc efficace, plus la valeur Alpha3 est courte. La valeur � MSR � est le "Ratio maximum du signal". Cette valeur correspond au ratio entre la valeur de fluorescence lue à la fin de la réaction d'amplification et la valeur de fluorescence 2 0 finale théorique extrapolée sur les valeurs initiales, avant le début de l'augmentation du signal. Cette valeur est le niveau de signal procuré par la sonde, et doit être supérieur à 1 pour que le signal puisse être considéré positif. Ces deux valeurs sont calculées et affichées automatiquement par le logiciel du lecteur EasyQ pour chaque échantillon. Résultats 25 Les résultats de détection en Nasba en temps réel ne sont pas montrés mais sont disponible si nécessaire. On peut observer que la limite de détection se situe à 5 copies de transcrit cible. Les échantillons positifs produisent un signal détectable avec un � MSR � optimum de 4,47 et une valeur de � alpha3 � entre 23 et 31 minutes. Conclusions La sonde Opa6d selon l'invention est capable d'émettre un signal de fluorescence détectable en présence de sa cible en solution, caractérisé par un niveau optimum de signal de 4,47 (� MSR �). La valeur de �alpha3 �, qui marque le temps auquel le signal devient détectable, se situe entre 23 et 31 minutes. L� 2 0 Les amorces et sondes utilisées sont les suivantes : Amorces :P1 AA1 ''CTAATACGACTCACTATAGGGTGCTATGTCACTTCCCCTTGGTTCTCTCA P2: AGTGGGGGGACATCAAGCAGCCATGCAAA Sonde type inversé Opi6d : 5'-Da - GGA GAA GAC GTC CAA AAA CT GGC AGA (dT- 25 FAM) - 3'-3'-cct ctt ctg-5' La sonde et les amorces sont synthétisées et contrôlées tel que décrit dans les exemples 1 et 2. Les segments soulignés correspondent aux séquences de fermeture. Le segment en italique du primer P1 correspond à la séquence de reconnaissance de l'enzyme T7 RNA polymérase , nécessaire pour l'amplification enzymatique in vitro Nasba. Les nucléotides écrits en minuscule et en gras dans la sonde type inversé Opi6d correspondent à des nucléotides inversés. Da correspond à l'extincteur de fluorescence Dabcyl (en position 5') (Gien Research, n° cat. 10-5912). dT-FAM correspond au fluorophore FAM (fluorescéinamine) attaché à un nucléotide désoxythymine (Gien Research, n° cat. 10-1056). Le segment en 3' de l'amorce P1 est complémentaire d'une séquence de l'ARN cible. La séquence de l'amorce P2 est égale à une séquence de l'ARN cible située du côté 5' de la séquence complémentaire de l'amorce P1. La réaction d'amplification Nasba va générer une multitude de copies d'une séquence ARN , dite � amplicon �, dont la séquence correspond à la séquence complémentaire de l'ARN cible, dans le segment compris entre la séquence d'hybridation de l'amorce P1 et la séquence égale à la séquence de l'amorce P2. Les sondes selon l'invention comportent une séquence de reconnaissance qui va s'hybrider avec les amplicons générés par la réaction d'amplification Nasba. De ce fait, le signal produit par la sonde est détecté seulement quand la séquence d'ARN cible est présente dans le mélange réactionnel et qu'elle est amplifiée par la Nasba avec les amorces choisies. La réaction d'amplification Nasba est réalisée à l'aide des réactifs �Nasba basic kit � (bioMerieux bv, Boxtel, Pays Bas, ref. 60079136 et 60085192) et dans les conditions prescrites par le fabricant. Chaque tube d'amplification contient un volume final de 20 �l, qui est composé comme suit : 8,64 �l des réactifs � Nasba basic kit � dans les proportions prescrites par le fabricant. 0,4 �l d'amorce Pl à 10 �M 0,4 �l d'amorce P2 à 10 �M 0,16 �l de la sonde Opi6d à 10 �M 51a.l de la cible ARN à une concentration suffisante pour obtenir une concentration finale de 5, 50, 500 ou 5000 copies par tube réactionnel. Dans tous les cas, un témoin négatif est réalisé qui contient de l'eau � DNase/RNase free � (n° catalogue 32739, ACROS). Après une étape de dénaturation de 5 minutes à 65°C puis une incubation de 2 minutes à 41°C, 51a.l du reactif � enzyme mix � (1 accusphère � enzyme � ref. 60085111 pour 451a.l de diluant � enzyme � ref. 60085192, partie du � Nasba basic kit �) est ajouté au mélange réactionnel. Le mélange réactionnel est alors introduit dans le lecteur de fluorescence dont la température a été fixée à 41°C et la réaction est suivie avec le logiciel Director 2.0 (bioMerieux bv, Boxtel, Pays Bas), avec lecture de fluorescence du fluorophore FAM pendant 90 minutes. A la fin de la réaction, un profil graphique de détection est obtenu pour chaque tube, ensemble avec les valeurs numériques de � Alpha3 � et �MSR �. Résultats Les résultats de détection en Nasba en temps réel ne sont pas montrés mais sont disponibles si nécessaires. On peut observer que la limite de détection se situe à 5 copies de transcrit cible. Les échantillons positifs produisent un signal détectable avec un � MSR � optimum de 3,88 et une valeur de � alpha3 � entre 18 et 26 minutes. Conclusions La sonde Opi6d selon l'invention est capable d'émettre un signal de fluorescence détectable en présence de sa cible en solution, caractérisé par un niveau optimum de signal de 3,88 (� MSR �). La valeur de � alpha3 �, qui marque le temps auquel le signal devient détectable, 2 0 se situe entre 18 et 26 minutes. L� Design expérimental La séquence cible de l'amplification est un ARN d'une longueur de 212 nucléotides, synthétisé par transcription à partir d'un plasmide selon une technique de transcription in vitro connue de l'homme du métier. La séquence de cet ARN correspond à une séquence du génome du virus de l'immunodéficience humaine � HIV �. Les amorces et sondes utilisées sont les suivantes : Amorces : Pl AA TTCTAA TA CGA CTCA CTA TA GGGTGCTATGTCACTTCCCCTTGGTTCTCTCA P2: AGTGGGGGGACATCAAGCAGCCATGCAAA Sonde type alpha Hoa6 : 5'-accctatcc-(dT-FAM)-ATCAATGAGGAAGCTGCAGAATGGG--ATAGG-3 ' -Da La sonde et les amorces sont synthétisées et contrôlées tel que décrit dans les exemples 1 et 2. Les segments soulignés correspondent aux séquences de fermeture. Le segment en italique du primer P1 correspond à la séquence de reconnaissance de l'enzyme T7 RNA polymérase , nécessaire pour l'amplification enzymatique in vitro Nasba. Les nucléotides écrits en minuscule dans la sonde type alpha Hoa6 correspondent à des nucléotides alpha. Da correspond à l'extincteur de fluorescence Dabsyl (en position 3') (Glen Research, n° cat. 20-5912). 2 0 dT-FAM correspond au fluorophore FAM (fluorescéinamine) attaché à un nucléotide désoxythymine (Glen Research, n° cat. 10-1056). Le segment en 3' de l'amorce P1 est complémentaire d'une séquence de l'ARN cible. La séquence de l'amorce P2 est égale à une séquence de l'ARN cible située du côté 5' de la 25 séquence complémentaire de l'amorce Pl. La réaction d'amplification Nasba va générer une multitude de copies d'une séquence ARN , dite � amplicon �, dont la séquence correspond à la séquence complémentaire de l'ARN cible, dans le segment compris entre la séquence d'hybridation de l'amorce P1 et la séquence égale à la séquence de l'amorce P2. Les sondes selon l'invention comportent une séquence de reconnaissance qui va s'hybrider avec les 30 amplicons générés par la réaction d'amplification Nasba. De ce fait, le signal produit par la sonde est détecté seulement quand la séquence d'ARN cible est présente dans le mélange réactionnel et qu'elle est amplifiée par la Nasba avec les amorces choisies. La réaction d'amplification Nasba est réalisée à l'aide des réactifs �Nasba basic kit � (bioMerieux bv, Boxtel, Pays Bas, ref. 60079136 et 60085192) et dans les conditions prescrites par le fabricant. Chaque tube d'amplification contient un volume final de 20 �l, qui est composé comme suit : 8,64 �l des réactifs � Nasba basic kit � dans les proportions prescrites par le fabricant. 0,4 �l d'amorce Pl à 10 �M 0,4 �l d'amorce P2 à 10 �M 0,16 �l de la sonde Hoa6 à 10 �M 51a.l de la cible ARN à une concentration suffisante pour obtenir une concentration finale de 5, 50, 500 ou 5000 copies par tube réactionnel. Dans tous les cas, un témoin négatif est réalisé qui contient de l'eau � DNase/RNase free � (n° catalogue 32739, ACROS). Après une étape de dénaturation de 5 minutes à 65°C puis une incubation de 2 minutes à 41°C, 5 �l du reactif � enzyme mix � (1 accusphère � enzyme � ref. 60085111 pour 451a.l de diluant � enzyme � ref. 60085192, partie du � Nasba basic kit �) est ajouté au mélange réactionnel. Le mélange réactionnel est alors introduit dans le lecteur de fluorescence dont la température a été fixée à 41°C et la réaction est suivie avec le logiciel Director 2.0 (bioMerieux bv, Boxtel, Pays Bas), avec lecture de fluorescence du fluorophore FAM pendant 90 minutes. A la fin de la réaction, un profil graphique de détection est obtenu pour chaque tube, ensemble 25 avec les valeurs numériques de � Alpha3 � et �MSR �. Résultats Les résultats de détection en Nasba en temps réel ne sont pas montrés mais sont disponibles si nécessaire. On peut observer que la limite de détection est égale ou inférieure à 5 copies de transcrit cible. Les échantillons positifs produisent un signal détectable avec un � MSR � 3 0 optimum de 2,53 et une valeur de alpha3 entre 14 et 22 minutes. Conclusions La sonde Hoa6 selon l'invention est capable d'émettre un signal de fluorescence détectable en présence de sa cible en solution, caractérisé par un niveau optimum de signal de 2,53 (� MSR �). La valeur de �alpha3 �, qui marque le temps auquel le signal devient détectable, se situe entre 14 et 22 minutes. L� Objectifs L'objectif de cette expérience est de démontrer qu'une sonde modifiée selon l'invention est capable de détecter sa séquence cible en temps réel pendant l'amplification Nasba. Design expérimental La séquence cible de l'amplification est un ARN d'une longueur de 212 nucléotides, synthétisé par transcription à partir d'un plasmide selon une technique de transcription in vitro connue de l'homme du métier. La séquence de cet ARN correspond à une séquence du génome du virus de l'immunodéficience humaine � HIV �. Les amorces et sondes utilisées sont les suivantes : Amorces : 2 0 Pl AA TTCTAA TA CGA CTCA CTA TA GGGTGCTATGTCACTTCCCCTTGGTTCTCTCA P2: AGTGGGGGGACATCAAGCAGCCATGCAAA Sonde type alpha Hoi6d : 5'-Da ûGGAGAAGACGTCCAAAAACTGGCAGA-(dT-FAM)-3'-3'-cct ctt ctg-5' La sonde et les amorces sont synthétisées et contrôlées selon décrit dans les exemples 1 et 2. 25 Les segments soulignés correspondent aux séquences de fermeture. Le segment en italique du primer P1 correspond à la séquence de reconnaissance de l'enzyme T7 RNA polymérase , nécessaire pour l'amplification enzymatique in vitro Nasba. Les nucléotides écrits en petite case et en gras dans la sonde type alpha Hoi7d correspondent à des nucléotides inversés. Da correspond à l'extincteur de fluorescence Dabcyl (en position 5') (Gien Research, 10-5912). dT-FAM correspond au fluorophore FAM (fluorescéinamine) attaché à un nucléotide désoxythymine (Gien Research, n° cat. 10-1056). Le segment en 3' de l'amorce P1 est complémentaire d'une séquence de l'ARN cible. La séquence de l'amorce P2 est égale à une séquence de l'ARN cible située du côté 5' de la séquence complémentaire de l'amorce Pl. La réaction d'amplification Nasba va générer une multitude de copies d'une séquence ARN , dite � amplicon �, dont la séquence correspond à la séquence complémentaire de l'ARN cible, dans le segment compris entre la séquence d'hybridation de l'amorce P1 et la séquence égale à la séquence de l'amorce P2. Les sondes selon l'invention comportent une séquence de reconnaissance qui va s'hybrider avec les amplicons générés par la réaction d'amplification Nasba. De ce fait, le signal produit par la sonde est détecté seulement quand la séquence d'ARN cible est présente dans le mélange réactionnel et qu'elle est amplifiée par la Nasba avec les amorces choisies. La réaction d'amplification Nasba est réalisée à l'aide des réactifs �Nasba basic kit � (bioMerieux bv, Boxtel, Pays Bas, ref. 60079136 et 60085192) et dans les conditions prescrites par le fabricant. Chaque tube d'amplification contient un volume final de 20 �l, qui 2 0 est composé comme suit : 8,64 �l des réactifs � Nasba basic kit � dans les proportions prescrites par le fabricant. 0,4 �l d'amorce Pl à 10 �M 0,4 �l d'amorce P2 à 10 �M 0,16 �l de la sonde Hoi6d à 10 �M 25 51a.l de la cible ARN à une concentration suffisante pour obtenir une concentration finale de 5, 50, 500 ou 5000 copies par tube réactionnel. Dans tous les cas, un témoin négatif est réalisé qui contient de l'eau � DNase/RNase free � (n° catalogue 32739, ACROS). Après une étape de dénaturation de 5 minutes à 65°C puis une incubation de 2 minutes à 30 41°C, 5 �l du reactif � enzyme mix � (1 accusphère � enzyme � ref. 60085111 pour 451a.l de diluant � enzyme � ref. 60085192, partie du � Nasba basic kit �) est ajouté au mélange réactionnel. Le mélange réactionnel est alors introduit dans le lecteur de fluorescence dont la température a été fixée à 41°C et la réaction est suivie avec le logiciel Director 2.0 (bioMerieux bv, Boxtel, Pays Bas), avec lecture de fluorescence du fluorophore FAM pendant 90 minutes. A la fin de la réaction, un profil graphique de détection est obtenu pour chaque tube, ensemble avec les valeurs numériques de � Alpha3 � et �MSR �. Résultats Les résultats de détection en Nasba en temps réel ne sont pas montrés mais sont disponibles si nécessaire. On peut observer que la limite de détection est égale ou inférieure à 5 copies de transcrit cible. Les échantillons positifs produisent un signal détectable avec un � MSR � optimum de 2,03 et une valeur de �alpha3 � entre 15 et 21 minutes. Conclusions La sonde Hoi6d selon l'invention est capable d'émettre un signal de fluorescence détectable en présence de sa cible en solution, caractérisé par un niveau optimum de signal de 2,03 (� MSR �). La valeur de � alpha3 �, qui marque le temps auquel le signal devient détectable, se situe entre 15 et 21 minutes. L� Design expérimental Les sondes utilisées sont les suivantes : CP InfB : 5'-FAM-CGATCG GGA GAA GAC GTC CAA AAA CT CGATCG- 3'Da Opa6 : 5'-gag cgt age (dT-FAM) GGA GAA GAC GTC CAA AAA CT CGCATCG- 3' Da Opa5 : 5'-ga gct agc (dT-FAM) GGA GAA GAC GTC CAA AAA CT CGATCG- 3' Da Opi4 : 3'-2a2cta2c-5'-5'-(dT-FAM) GGA GAA GAC GTC CAA AAA CT CGATCG- 3' Da Opi3 : 3'-2cta2cc-5'-5'-(dT-FAM) GGA GAA GAC GTC CAA AAA CT CGATCGG- 3' Da Les nucléotides écrits en minuscule dans les sondes correspondent à des nucléotides de type alpha. Les nucléotides écrits en minuscule et en gras dans les sondes correspondent à des nucléotides inversés. Da correspond à l'extincteur de fluorescence Dabsyl (Glen Research, n° cat. 20-5912). dT-FAM correspond au fluorophore FAM (fluorescéinamine) attaché à un nucléotide désoxythymine (Glen Research, n° cat. 10-1056). Les séquences cible synthétiques utilisées sont les suivantes : cC : 5'-TTTAGT TTT TGG ACG TCT TCT CCTTT cG : 5'-TTTAGT TTT TGG AGG TCT TCT CCTTT cA : 5'-TTTAGT TTT TGG AAG TCT TCT CCTTT cT : 5'-TTTAGT TTT TGG ATG TCT TCT CCTTT 2 0 La séquence cible synthétique � cC � est parfaitement complémentaire d'une partie des séquences des sondes. Les séquences cibles synthétiques � cG �, � cA � et � cT � contiennent un désappariement par rapport à la séquence complémentaire dans les sondes, signalé par le soulignage de la lettre correspondante. Les sondes et les séquences cible sont synthétisées suivant la procédure de synthèse aux 25 phosphoramidites, connue de l'homme du métier. La méthode de synthèse aux phosphoramidites a été décrite par Beaucage et Lyer, (Tetrahedron, 48, 223-2311, 1992). Les réactifs et phosphoramidites sont achetées dans le commerce, notamment chez Eurogentec S. A. (Seraing, Belgique) et Glen Research (Sterling, Virginia, USA). Les phosphoramidites alpha, utilisés pour introduire les nucléotides modifiés alpha, sont achetés chez Chemgenes 30 (Wilmington, MA, USA, n° catalogue ANP-1651, ANP-1652, ANP-1653, ANP-1654). Les phosphoramidites inversés, utilisés pour introduire les nucléotides inversés, sont achetés chez Gien Research (Sterling, Virginia, USA, n° catalogue 10-0001, 10-0101, 10-0201, 10-0301). Les oligonucléotides ont été purifiés par HPLC. Leur pureté a été également contrôlée par analyse HPLC, leur identité a été contrôlé par spectrométrie de masses Maldi-TOF. Les sondes sont introduites dans une solution contenant : Un diluant basic kit (bioMérieux bv, Boxtel, Pays Bas, ref. 70352 ). Une sonde à concentration 0,1 micromolaire. Une séquence cible synthétique à concentration 1,25 micromolaire. Le volume final est de 20 pl. Des contrôles négatifs sont préparés en utilisant de l'eau pure au lieu de la séquence cible. Cela permet d'observer le comportement de la sonde seule. Les solutions sont chauffées à 65°C dans le lecteur de fluorescence (EasyQ reader, bioMérieux bv, Boxtel, Pays Bas) et laissées refroidir pendant 5 heures. La fluorescence de chaque solution est mesurée tout au long du refroidissement. Les résultats sont exprimés en forme de graphique de température versus fluorescence. Résultats Parmi les sondes testées pour le modèle Influenza B, OPa6 est celle qui présente le plus grand écart de Tm loop entre la cible parfaite PM (cC) et les cibles possédant un désappariement MM (cG, cA ou cT) Tm stem Tm loop C Tm loop G Tm loop A Tm loop T 49,7 57,7 51,0 -6,7 50,2 -7,5 48,2 -9,5 48,8 57,5 49,8 -7,6 48,5 -8,9 47,1 -10,4 45,1 57,6 51,8 -5,8 51,2 -6,4 48,9 -8,8 51,8 57,1 49,7 -7,3 48,9 -8,1 47,0 -10,1 49,5 57,5 49,8 -7,7 47,5 -10,0 50,6 -6,9 Tm analytique des sondes du modèle Influenza B - colonnes de gauche - et écart obtenu entre les Tm loop avec la cible PM (cC) et les cibles MM (cG, CA et cT) - colonne de droite. 25 Ce tableau recueille les Tm mesurées à partir des graphiques obtenus. Dans la figure 9 sont représentés deux exemples de ces graphiques.. La différence entre la Tm loop PM et les Tm loop MM est bien visible sur les graphiques et peut atteindre 10°C pour les sondes OPi4 et CP InfB OPa6 OPa5 OPi4 OPi3 OPa6. La Tm loop MM étant très proche de la Tm stem de la sonde, celle-ci se ferme sur elle-même avant de s'hybrider avec sa cible. Conclusions Les sondes selon l'invention sont des sondes spécifiques d'une cible donnée, leurs performances dans ce domaine sont similaires à celles du Beacon de référence. Cela présente un intérêt majeur pour la détection des SNP ou Single Nucleotide Polymorphismes correspondant à la variation d'un seul nucléotide dans un gène donné. Exemple 8 : étude de la spécificité des sondes selon l'invention sur le modèle HIV. Obiectifs La spécificité d'une sonde est sa capacité à reconnaître uniquement sa cible, et ainsi, de la différencier d'une cible comportant par exemple des désappariements ou délétions. Les Molecular Beacons sont aujourd'hui les sondes moléculaires les plus spécifiques puisqu'ils permettent la différenciation de deux cibles possédant seulement un nucléotide différent. L'objectif de cette expérience est de montrer le niveau de spécificité des sondes selon l'invention, en comparaison avec la sonde Molecular Beacon qui contient la même séquence de reconnaissance. Design expérimental Les sondes utilisées sont les suivantes : 2 0 HIV- lA : 5'FAM-CTATCCCATCAATGAGGAAGCTGCAGAATGGGATAG-3' Da Hoa6 : 5'-ac cct atc c-(dT-FAM)ATCAATGAGGAAGCTGCAGAATGGGATAGG- 3' Da Hoa? : 5'-tt ac cct atc-(dT-FAM)ATCAATGAGGAAGCTGCAGAATGGGATAG- 3' Da Hoa8 : 5'-ac cct atc tc-(dT-FAM)CCATCAATGAGGAAGCTGCAGAATGGGATAGAG-3' Da 25 Hoi6d : 5'-Da- CC AT CAA TGA GGA AGC TGC AGA ATG GGA TAGG- 3'-(dT-FAM) 3'-22 ta 2tt act-5' Hoi7d : 5'-Da- CC AT CAA TGA GGA AGC TGC AGA ATG GGA TAGG- 3'-(dT-FAM) 3'-22 ta 2tt act c-5' Hoi8d : 5'-Da- CC AT CAA TGA GGA AGC TGC AGA ATG GGA TAG AG- 3'-(dT-FAM) 3'-22 ta 2tt act c-5' Les nucléotides écrits en minuscule dans les sondes correspondent à des nucléotides de type alpha. Les nucléotides écrits en minuscule et en gras dans les sondes correspondent à des nucléotides inversés. Da correspond à l'extincteur de fluorescence Dabsyl (Gien Research, n° cat. 20-5912). dT-FAM correspond au fluorophore FAM (fluorescéinamine) attaché à un nucléotide désoxythymine (Gien Research, n° cat. 10-1056). Les séquences cible synthétiques utilisées sont les suivantes : cH5 : 5'- TTT CAT TCT GCA GCT TCC TCA TTT -3' cGH5 : 5'- TTT CAT TCT GCA GGT TCC TCA TTT -3' cAH5 : 5'- TTT CAT TCT GCA GAT TCC TCA TTT -3' cTH5 : 5'- TTT CAT TCT GCA GTT TCC TCA TTT -3' La séquence cible synthétique � cH5 � est parfaitement complémentaire d'une partie des séquences des sondes. Les séquences cibles synthétiques � cGH5 �, � cAH5 � et � cTH5 � contiennent un désappariement par rapport à la séquence complémentaire dans les sondes, signalé par le soulignage de la lettre correspondante. Les sondes et les séquences cible sont synthétisées suivant la procédure de synthèse aux phosphoramidites, connue de l'homme du métier. La méthode de synthèse aux phosphoramidites a été décrite par Beaucage et Lyer, (Tetrahedron, 48, 223-2311, 1992). Les réactifs et phosphoramidites sont achetées dans le commerce, notamment chez Eurogentec S. A. (Seraing, Belgique) et Glen Research (Sterling, Virginia, USA). Les phosphoramidites alpha, utilisés pour introduire les nucléotides modifiés alpha, sont achetés chez Chemgenes (Wilmington, MA, USA, n° catalogue ANP-1651, ANP-1652, ANP-1653, ANP-1654). Les phosphoramidites inversés, utilisés pour introduire les nucléotides inversés, sont achetés chez Glen Research (Sterling, Virginia, USA, n° catalogue 10-0001, 10-0101, 10-0201, 10-0301). Les oligonucléotides ont été purifiés par HPLC. Leur pureté a été également contrôlée par analyse HPLC, leur identité a été contrôlé par spectrométrie de masses Maldi-TOF.. Les sondes sont introduites dans une solution contenant : Un diluant basic kit (bioMérieux bv, Boxtel, Pays Bas, ref. 70352). Une sonde à concentration 0,1 micromolaire, Une séquence cible synthétique à concentration 1,25 micromolaire. Le volume final est de 20 �l. Des contrôles négatifs sont préparés en utilisant de l'eau pure au lieu de la séquence cible. 5 Cela permet d'observer le comportement de la sonde seule. Les solutions sont chauffées à 65°C dans le lecteur de fluorescence (EasyQ reader, bioMérieux bv, Boxtel, Pays Bas) et laissées refroidir pendant 5 heures. La fluorescence de chaque solution est mesurée tout au long du refroidissement. Les résultats sont exprimés en 10 forme de graphique de température versus fluorescence. Résultats Tm stem Tm cH5 ATm cGH5 ATm cAH5 ATm cTH5 HIV-lA 50,9 58,0 -6,1 -7,3 -8,5 HOa6 49,0 58,3 -6,4 -7,5 -8,8 HOa7 44,2 58,4 -6,5 -7,7 -8,9 HOa8 49,9 58,4 -6,5 -7,7 -8,9 HOi6d 44,1 58,5 -6,7 -7,8 -9,1 HOi7d 48,3 58,5 -6,6 -7,8 -9,0 HOi8d 48,6 58,4 -6,5 -7,7 -8,9 15 Ce tableau recueille les Tm mesurées à partir des graphiques obtenus. Dans la figure 10 sont représentés deux exemples de ces graphiques. La différence entre la Tm avec la cible parfaitement complémentaire et les Tm avec les cibles qui contiennent un désappariement est bien visible et peut atteindre 9°C pour les sondes HOi6d et HOi7d. Conclusions 20 Les sondes selon l'invention sont des sondes spécifiques d'une cible donnée, leurs performances dans ce domaine dépassent même celles du Beacon de référence. Cela présente un intérêt majeur pour la détection des SNP ou Single Nucleotide Polymorphismes correspondant à la variation d'un seul nucléotide dans un gène donné. REVENDICATIONS1. Sonde de détection d'un acide nucléique cible, constituée d'un brin nucléotidique marqué comportant trois fragments : - un premier fragment présentant une première séquence de fermeture, - un deuxième fragment dont tout ou partie présente une séquence de reconnaissance destinée à la reconnaissance moléculaire de l'acide nucléique cible, - un troisième fragment présentant une deuxième séquence de fermeture, et - au moins deux marqueurs, une des extrémités du brin de ladite sonde de détection étant libre de tout marqueur, dans laquelle, lorsque les deux séquences de fermeture sont hybridées ensemble, la sonde de détection a une forme complètement circulaire, lesdites séquences de fermeture maintenant ainsi ladite sonde dans une conformation non détectable en l'absence dudit acide nucléique. 2. Sonde de détection selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'un premier marqueur est porté par un nucléotide du premier fragment et un second marqueur est porté par un nucléotide du deuxième ou du troisième fragment, les deux nucléotides étant avoisinant 2 0 lorsque les deux séquences de fermeture sont hybridées. 3. Sonde de détection, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que tout ou partie des deux séquences de fermeture s'hybrident de façon parallèle. 25 4. Sonde de détection, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que tout ou partie de l'une des séquences de fermeture est une séquence constituée de nucléotides alpha. 5. Sonde de détection, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce 3 0 que tout ou partie des deux séquences de fermeture s'hybrident de façon antiparallèle. 6. Sonde de détection, selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 5, caractérisée en ce qu'une des deux séquences de fermeture est liée à la séquence de reconnaissance par une liaison inversée 5'-5' ou 3'-3'. 7. Sonde de détection, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'au moins un marqueur est un fluorophore et au moins un autre marqueur est un extincteur de fluorescence. 8. Sonde, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que tout ou partie de la première ou de la seconde séquence de fermeture peut s'hybrider sur la séquence cible. 9. Sonde, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'une séquence nucléotidique est attachée à l'extrémité de l'une des séquences de fermeture. 10. Méthode pour détecter une séquence cible susceptible d'être présente dans un échantillon comprenant les étapes suivantes : - mettre en contact l'échantillon avec une sonde de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, - détecter la formation d'un hybride entre la sonde de détection et la séquence cible, indiquant la présence de ladite séquence cible dans ledit échantillon. 13. Méthode selon la revendication 10, caractérisée en ce que la détection se fait conjointement à une réaction d'amplification de la séquence cible. 14. Méthode selon la revendication 10 caractérisée en ce que la détection se fait après une réaction d'amplification de la séquence cible. 15. Kit pour détecter une séquence cible comprenant au moins une sonde de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 20 25 30