Brevet FR3106764A1 — publié le 20210806

L’invention concerne un dispositif pour analyser des éléments solides biologiques et un dispositif pour sa mise en œuvre Ce dispositif comprend une plaque de tubes (1), dont les extrémités inférieures (2) sont perforées et les extrémités supérieures (4) ouvertes au niveau de la plaque de tubes (1) pour permettre l’introduction d’un élément analyser (5), et une plaque de puits profonds (6) dans laquelle est emboîtés la plaque de tubes (1), ainsi qu’un élévateur (7) permettant de surélever la plaque de tube (1) de la plaque de puits profonds (6). Chaque tube (3) de la plaque de tubes (1) comporte vers son extrémité supérieure (4) au moins un orifice (9) pour laisser passer de l’air et que chaque tube (3) peut être fermé à son extrémité supérieure (4) avec un bouchon (8). Application notamment dans les domaines, médical, agroalimentaire ou criminalistique. Figure de l’abrégé : Figure 1 Dispositif pour analyser des éléments solides biologiques et dispositif pour sa mise en œuvre La présente invention concerne un dispositif pour analyser des éléments solides biologiques et un dispositif pour sa mise en œuvre. Historiquement, les dispositifs d’échantillonnage et de lyse cellulaire étaient conçus pour ne traiter qu’un seul échantillon à la fois. Par exemple, le dispositif « Forensic Spin Filter basket » commercialisé par la société MidSci est composé d’une unité de filtration à fond perforé permettant de recueillir un prélèvement biologique et d’un tube collecteur de 2 mL avec un capuchon solidaire. Dans des versions alternatives de ce type de dispositif, le capuchon peut être solidaire de l’unité de filtration au lieu d’être rattaché au tube collecteur, ou bien l’unité de filtrations ainsi que le tube collecteur peuvent tous deux disposer d’un capuchon solidaire. La première étape du processus d’analyse consiste à insérer l’élément solide biologique appelé également prélèvement ou échantillon (ex : morceau de tissu, papier filtre de cigarette, cheveu…) dans l’unité de filtration, qui est ensuite inséré dans le tube collecteur. Un tampon ou solvant approprié à la lyse des cellules y est ajouté afin de recouvrir le prélèvement. Le prélèvement est ainsi immergé dans le tampon au niveau de l’unité de filtration. Le dispositif est fermé à l’aide du capuchon solidaire du tube collecteur ou de l’unité de filtration puis incubé pendant un temps donné. L’ensemble est ensuite centrifugé dans une micro-centrifugeuse afin de séparer le tampon du prélèvement biologique, le tampon passant au travers des micro-pores situés au fond de l’unité de filtration pour se retrouver dans le tube collecteur. En fonction des dispositifs, l’unité de filtration peut être directement retirée du tube collecteur, ou nécessiter une étape préalable d’ouverture du capuchon. Le tube collecteur contenant le lysat est ensuite utilisé pour réaliser la purification de l’ADN. Le dispositif décrit ci-dessus n’est pas adapté pour traiter plus d’un échantillon à la fois. Il est nécessaire de multiplier autant de fois que nécessaire le nombre de dispositifs en fonction du nombre d’échantillons à traiter, ce qui augmente autant de fois le nombre d’étapes manuelles à réaliser. Dans le document US-5888831-A est décrit un récipient de collecte et d’extraction permettant de récupérer le tampon de lyse à l’aide d’une seringue sans nécessité de retirer le panier filtrant contenant le prélèvement, et sans nécessité de rouvrir le capuchon du tube collecteur. Néanmoins, ce dispositif ne permet pas non plus de traiter plusieurs échantillons à la fois et nécessite une étape de pipetage à l’aide d’une seringue pour récupérer le tampon de lyse. Le dispositif décrit dans le document US-2010248213-A repose sur le même principe que le dispositif précédent avec l’avantage de pouvoir traiter plusieurs échantillons simultanément. Néanmoins, le procédé utilisé présente des risques de contaminations croisés au cours du processus d’échantillonnage du fait que les récipients contenant le matériel biologique ne sont scellés qu’après l’insertion de tous les échantillons et ajout du tampon de lyse. Le document WO-2009074177-A concerne un dispositif d’échantillonnage pour collecter des échantillons médico-légaux solides afin d’en extraire du matériel biologique. Le dispositif comprend un compartiment dans lequel est inséré l’échantillon, puis le tampon de lyse. Après incubation, le tampon est transféré dans un puits d'une microplaque situé en dessous via un canal vertical de coulée, le transfert étant réalisé par un siphon. Cependant, ce dispositif ne permet de traiter que jusqu’à 24 échantillons simultanément. Actuellement, le dispositif généralement utilisé pour réaliser l’échantillonnage et la lyse de plusieurs échantillons simultanément est constitué par une plaque de 96 « spin basket » dénommée par la suite plaque de tubes, par une plaque de 96 puits profonds et par un moyen pour désolidariser les deux, ce moyen étant appelé par la suite élévateur. Pour réaliser l’échantillonnage, il suffit d’insérer les éléments à analyser, par exemple du papier filtre de cigarette, une compresse, un morceau de tissu, etc.., un par un dans chacun des tubes de la plaque de tubes. La traçabilité des échantillons, c’est-à-dire l’identification de la position de chacun des éléments à analyser est assurée par un logiciel interne à chaque laboratoire. Avec un tel dispositif, les différentes étapes sont : - on dépose dans chaque tube de la plaque de tubes, qui est emboîtée dans la plaque de puits profonds, un élément à analyser ; - on ajoute la solution de lyse dans chaque tube afin d’immerger l’élément à analyser ; - on recouvre la plaque de tubes par un film adhésif afin de fermer l’extrémité libre des tubes et ainsi d’éviter toute contamination ultérieure au cours du processus d’analyse ; - on dépose cet ensemble dans un système chauffant pour réaliser une lyse cellulaire sous agitation ; - à l’issue de cette lyse, on soulève la plaque de tubes tout en la maintenant emboîtée dans la plaque de puits profonds avec l’élévateur et on essore les échantillons par centrifugation pour que la solution de lyse se retrouve entièrement dans les puits profonds ; - on retire la plaque de tubes ainsi que l’élévateur de la plaque de puits profonds. La plaque de puits profonds, qui contient donc le lysat, est prête pour l’étape suivante de purification des acides nucléiques. Il est relevé qu’il n’existe aucune sécurité assurant une absence de contamination entre les tubes d’une même plaque pendant et après le dépôt d’un échantillon. Cette sécurité n’est donc pas assurée tant que tous les tubes de la plaque ne sont pas recouverts par un film adhésif, ce qui correspond à attendre la fin de l’échantillonnage de tous les éléments. Par ailleurs, la longueur des tubes des plaques de tubes actuellement utilisés n’est pas adaptée à la profondeur des puits profonds de la plaque de puits profonds : en effet, l’échantillon n’est pas totalement immergé dans le volume déterminé de solution de lyse. Aussi un des buts de la présente invention est-il de fournir un dispositif pour analyser des éléments solides biologiques permettant d’assurer la non contamination des éléments à analyser ainsi que leur traçabilité. Un autre but est de fournir un tel dispositif qui permet à l’élément à analyser de plonger le plus possible dans la solution de lyse. Un but supplémentaire de la présente invention est de fournir un procédé obviant les inconvénients exposés ci-dessus. Ces buts, ainsi que d’autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints par un dispositif pour analyser des éléments solides biologiques comprenant, d’une part, une plaque de tubes, dont les extrémités inférieures sont perforées et dont les extrémités supérieures sont ouvertes pour permettre l’introduction d’un élément à analyser pouvant contenir du matériel biologique, et, d’autre part, une plaque de puits profonds dans laquelle est emboîtée la plaque de tubes, ainsi qu’un moyen pour désolidariser ces deux plaques, lequel dispositif est caractérisé, selon la présente invention, par le fait que chaque tube de la plaque de tubes est fermé par un bouchon individuel, et comporte vers son extrémité supérieure au moins un orifice ménagé dans la paroi du tube pour laisser passer de l’air. De préférence, l’orifice est un trou de 0.1 mm à 5 mm de diamètre situé dans le tiers supérieur du tube, Selon une variante de réalisation, l’orifice peut également être une saignée de 0.1 mm à 5 mm de largeur dans la paroi du tube, et débouchant jusqu’à l’extrémité supérieure du tube. De préférence, le bouchon obstrue la partie supérieure de la saignée au niveau de l’extrémité supérieure du tube. Selon un mode de réalisation de l’invention, les puits profonds sont de sections carrées et le ou les orifices sont disposés selon les diagonales de cette section carrée. Avantageusement, chaque tube comprend sur sa paroi extérieure une membrane anti-retour coopérant avec la paroi interne du puits profond correspondant. De préférence, cette membrane est incrustée dans un renfort du tube. Avantageusement la plaque de tubes comprend à un de ses angles un détrompeur, qui est, de préférence, sécable. De préférence, la plaque de tubes présente sur ses rebords une différence de hauteur lui permettant de s’emboiter sur l’élévateur afin de bloquer l’assemblage. Avantageusement, la forme des rebords de la plaque de tubes permet d’y apposer un identifiant de type code-barres. La présente invention concerne également un procédé pour analyser des éléments solides biologiques mettant en œuvre le dispositif ci-dessus et comprenant notamment les étapes ci-après : - retirer le bouchon d’un tube d’une plaque de tubes et déposer l’élément à analyser dans ce tube et fermer ledit tube par ce même bouchon ; - introduire dans chaque puits profond d’une plaque de puits profonds une solution de lyse ; - emboîter la plaque de tubes dans la plaque de puits profonds, la solution de lyse pénétrant alors dans chaque tube de la plaque de tubes par leur extrémité inférieure perforée; - incuber sous agitation l’ensemble constitué de la plaque de tubes emboîtée dans la plaque de puits profonds; - insérer l’élévateur entre la plaque de tubes et la plaque de puits profonds tout en les maintenant emboitées pour procéder à l’essorage de l’élément à analyser contenu dans chaque tube; - retirer la plaque de tubes et l’élévateur de la plaque de puits profonds. La plaque de puits profonds qui contient le lysat est prête pour l’étape suivante de purification des acides nucléiques. La description qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif doit être lue en regard des figures annexées parmi lesquelles : la figure 1 est une vue en perspective d’un dispositif selon la présente invention comprenant une plaque de tubes avec bouchons emboîtée dans une plaque de puits profonds ; la figure 2 est une vue en coupe du dispositif selon la figure 1, certains tubes étant avec bouchon et d’autres sans ; la figure 3 représente en perspective le dispositif selon la figure 1, la plaque de tubes étant soulevée dans la plaque de tubes profonds ; la figure 4 représente schématiquement en coupe un tube de la plaque de tubes, selon la présente invention, bouché après introduction d’un échantillon ; la figure 5 représente schématiquement en coupe un puits profond de la plaque de puits profonds dans lequel une solution de lyse est versée ; la figure 6 représente schématiquement en coupe l’emboîtement d’un tube de la plaque de tubes dans un puits profond de la plaque de puits profonds ; la figure 7 représente schématiquement en coupe l’ensemble tube et puits profond pendant la phase de lyse cellulaire ; la figure 8 représente schématiquement en coupe la phase d’essorage, la plaque de tubes étant soulevée dans la plaque de puits profonds ; la figure 9 représente schématiquement en coupe le puits profond après retrait du tube ; la figure 10 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, de tubes d’une partie de la plaque de tubes comportant au moins un orifice ; la figure 11 est une vue schématique en coupe, vue du dessus de quelques tubes insérés dans des puits profonds ; la figure 12 est une vue écorchée d’un tube avec une membrane anti-retour dans un puits profond. Comme représenté sur ces figures, un dispositif pour analyser des éléments solides biologiques comprend, d’une part, une plaque de tubes, désignée dans son ensemble par la référence 1 : l’extrémité inférieure 2 de chaque tube 3 est perforée et l’extrémité supérieure 4 ouverte au niveau de la plaque de tubes 1 pour permettre l’introduction d’un élément à analyser 5 et, d’autre part, une plaque de puits profonds, désignée dans son ensemble par la référence 6 dans laquelle est emboîtée la plaque de tubes 1. Ce dispositif comprend aussi un moyen pour désolidariser la plaque de tubes de la plaque de puits profonds tel qu’un élévateur 7. Cet élévateur 7 est par exemple constitué par une fourche en U qui vient se placer sur les bords externes de la plaque de puits profonds 6 et sous les bords externes de la plaque de tubes 1 afin de surélever cette dernière par rapport à la plaque de puits profonds 6. Chaque tube 3 de la plaque de tubes 1 est obturé par un bouchon 8 qui permet d’assurer la non contamination des éléments à analyser. Selon la présente invention, l’extrémité inférieure 2 de chaque tube 3 a une forme qui épouse la forme du fond de la plaque à puits profond 6 sans pour cela être en contact avec. Selon la présente invention, chaque tube 3 de la plaque de tubes 1 comporte vers son extrémité supérieure 4, au moins un orifice 9 traversant de part en part la paroi du tube 3 pour laisser passer de l’air. Cet orifice qui est situé de préférence dans le tiers supérieur du tube 3, a un diamètre compris entre 0,1mm et 5mm. Selon un second mode de réalisation, cet orifice est à la base d’une saignée 9a qui est réalisée dans la paroi du tube 3 et qui débouche au niveau de l’extrémité supérieure 4 du tube 3. La longueur de cette saignée 9a est au plus égale au tiers de celle du tube 3, et s’arrête, pour sa partie inférieure, préférentiellement juste en dessous de la position du bouchon 8 une fois inséré dans le tube 3. Cette saignée 9a présente une largeur comprise entre 0,1mm et 5mm. La saignée 9a peut comporter deux parties de diamètre différent et éventuellement formant entre elles un angle. Lorsqu’une saignée 9a est présente, le bouchon 8 en obture sa partie supérieure au niveau de l’extrémité supérieure 4 du tube 3 évitant ainsi toute contamination du puits. Le nombre d’orifices 9 est compris entre 1 et 4. Lorsque le tube 3 comporte 4 orifices 9. Les puits profonds 11 sont de sections carrées et le ou les orifices 9 sont disposés selon la ou les diagonales de cette section carrée. Chaque tube 3 peut comporter sur sa paroi extérieure une membrane anti-retour 12 coopérant avec la paroi interne du puits profond 11 correspondant. Selon un mode de réalisation, cette membrane 12 est incrustée dans un renfort du tube 3. Dans une version préférée, la plaque de tubes 3 comprend un détrompeur 15 situé à un de ses angles de manière à ne permettre qu’un seul sens d’insertion de la plaque de tubes 3 dans la plaque de puits profonds 6 et empêcher ainsi toute inversion du dispositif. Ce détrompeur 15 est sécable pour que la plaque de tubes 3 puisse s’adapter à tout autre modèle de plaque à puits profonds si nécessaire. Dans une version encore plus préférée, la plaque de tubes 3 comporte des rebords 16 venant s’emboiter sur l’élévateur 7 pour bloquer l’assemblage. Ces rebords 16 disposent d’une section centrale plus haute 17 afin d’y apposer un identifiant de type code-barres. La présente invention concerne également un procédé pour analyser des éléments solides biologiques mettant en œuvre le dispositif décrit ci-dessus et comprenant notamment les étapes ci-après : - retirer le bouchon 8 et déposer l’élément à analyser 5 dans un tube 3 d’une plaque de tubes 1 et refermer ce tube 3 par ce bouchon 8 ; - dispenser dans chaque puits profond 11 de la plaque de puits profonds 6 la solution de lyse 13; - emboîter la plaque de tubes 1 dans la plaque de puits profonds 6, la solution de lyse 13 pénétrant alors dans chaque tube 3 par l’extrémité inférieure perforée 2 ; - incuber sous agitation l’ensemble constitué par la plaque de tubes 1 emboîtée dans la plaque de puits profonds 6 ; - soulever la plaque de tubes 1 au moyen de l’élévateur 7 de telle sorte que les extrémités inférieures 2 ne soient plus au contact de la solution de lyse 13 pour effectuer une phase d’essorage ; - retirer la plaque de tubes 1 hors de la plaque de puits profonds 6. Comme aura pu le noter l’homme du métier, la solution de lyse 13 est introduite directement dans chaque puits profond 11 et la plaque de tubes 1 est ensuite emboîtée dans la plaque de puits profonds 6 de telle sorte que la solution de lyse 13 pénètre dans chaque tube 3 par l’extrémité inférieure 2 de celui-ci qui comporte des trous généralement au nombre de sept. La présence de l’orifice 9 permet d’effectuer un échange d’air entre l’intérieur et l’extérieur du tube 3 lorsque le bouchon 8 est présent au niveau de l’extrémité supérieure 4 du tube 3. Lors de l’insertion de la plaque de tubes 1 dans la plaque de puits profonds 6, l’orifice 9 a pour effet de favoriser la mise à niveau du liquide de solution de lyse 13 entre l’intérieur du tube 3 et l’intérieur du puits profond 11 de manière que l’élément à analyser 5 soit entièrement immergé dans la solution de lyse 13. Dans une version alternative, le tube 3 peut être également munit d’une membrane souple 12 coopérant avec la paroi interne du puits profond 11 : cette paroi souple empêche la solution de lyse 13 de trop remonter entre les tubes 3 et les puits profonds 11 et contribue ainsi à faire pénétrer la solution de lyse 13 dans le tube 3 par l’intermédiaire des trous situés à son extrémité inférieure 2. L’extrémité inférieure 2 du tube 3 peut également être munie d’un filtre 15 disposé au-dessus des trous qu’elle comporte. Ce filtre a notamment pour fonction d’empêcher tout ou partie de l’échantillon présent dans le tube 3 de traverser les trous et ainsi de passer dans la solution de lyse 13 présente dans le puits profond 11 correspondant. Le dispositif selon la présente invention assure donc que chaque tube 3 de la plaque de tubes 1 est exempt de toute contamination avant et pendant son usage du fait que tous les tubes 3 de la plaque de tubes 1 sont fermées par un bouchon 8. Pour la mise en œuvre du procédé décrit ci-dessus, il peut être utilisé un automate qui retirera le bouchon 8 d’un tube 3 déterminé pour l’introduction dans ce tube 3 d’un élément à analyser sans risque de contamination des tubes 3 adjacents qui eux sont encore bouchés. L’automate ne soulèvera qu’un bouchon 8 à la fois et le remettra en place une fois l’élément à analyser introduit dans le tube 3. De plus, l’automate peut être équipé d’un système optique pour prendre une image de chaque élément à analyser afin d’assurer une traçabilité des opérations. Selon la présente invention, le bouchon 8 d’un tube 3 n’est manipulé qu’une fois afin d’insérer un élément à analyser dans le tube 3. Ceci permet de garantir qu’aucune contamination croisée ne puisse se produire en cours de traitement. De plus, comme déjà mentionné, ce dispositif est facilement automatisable et peut être couplé à un logiciel de traçabilité afin de contrôler l’ouverture et la fermeture de chaque tube 3 et ainsi garantir le bon positionnement de chaque échantillon. Ainsi, le dispositif d’analyse d’éléments solides biologiques selon la présente invention permet, notamment dans le domaine médical ou le domaine de la criminalistique, de répondre aux exigences de la norme internationale ISO/CEI 17025 relative aux laboratoires d’analyses et d’essai. Les exigences de la norme sont notamment axées sur la lutte contre les contaminations et la traçabilité des échantillons depuis la réception du prélèvement au laboratoire jusqu’au rendu des résultats. L’étape préliminaire, dite d’échantillonnage, qui consiste à positionner un échantillon (ou une fraction d’échantillon) donné dans son emplacement pour l’analyse, ainsi que l’étape de lyse cellulaire, sont les deux étapes faisant l’objet du procédé de la présente invention, et présentent toutes les garanties nécessaires pour éviter tout risque d’inversion d’échantillon ou de contamination. Dispositif pour analyser des éléments solides biologiques comprenant une plaque de tubes (1), dont les extrémités inférieures (2) sont perforées et les extrémités supérieures (4) ouvertes au niveau de la plaque de tubes (1) pour permettre l’introduction d’un élément à analyser (5), et une plaque de puits profonds (6) dans laquelle est emboîtée la plaque de tubes (1), ainsi qu’un élévateur (7) permettant de surélever la plaque de tube (1) de la plaque de puits profonds (6), caractérisé par le fait que chaque tube (3) de la plaque de tubes (1) comporte vers son extrémité supérieure (4) au moins un orifice (9) pour laisser passer de l’air et que chaque tube (3) peut être fermé à son extrémité supérieure (4) avec un bouchon (8). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l’orifice (9) est un trou de 0.1 mm à 5 mm de diamètre situé dans le tiers supérieur du tube (3), Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l’orifice (9) peut également être une saignée (9a) de 0.1 mm à 5 mm de largeur (9a) dans la paroi du tube (3), et débouchant jusqu’à l’extrémité supérieure (4) du tube (3). Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la partie supérieure de la saignée (9a) au niveau de l’extrémité supérieure (4) du tube (3) est fermée par le bouchon (8). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chaque tube (3) comporte un à quatre orifices. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que, les puits profonds (11) sont de sections carrés et que le ou les orifices (9) sont disposés selon la ou les diagonales de cette section carrée. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que chaque tube (3) comprend sur sa paroi extérieure une membrane anti-retour (12) coopérant avec la paroi interne du puits profond (11) correspondant. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que cette membrane (12) est incrustée dans un renfort du tube (3). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la plaque de tubes 3 comprend à un de ses angles un détrompeur (15). Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le détrompeur (15) est sécable. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la plaque de tubes (1) comporte des rebords (16) venant s’emboiter sur l’élévateur (7) afin de bloquer l’assemblage. Dispositif selon la revendication 11 caractérisé par le fait que les rebords (16) de la plaque de tubes (1) disposent d’une section centrale plus haute (17) afin d’y apposer un identifiant de type code-barres. Procédé pour analyser des prélèvements biologiques mettant en œuvre le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 12 et comprenant notamment les étapes ci-après : - retirer le bouchon (8) d’un tube (3) d’une plaque de tubes (1) et déposer l’élément à analyser (5) dans ce tube (3) et fermer ledit tube (3) par ce même bouchon (8) ; - introduire dans chaque puits profond (11) d’une plaque de puits profonds (6) une solution de lyse (13) ; - emboîter la plaque de tubes (1) dans la plaque de puits profonds (6), la solution de lyse (13) pénétrant alors dans chaque tube (3) de la plaque de tubes (1) par leur extrémité inférieure perforée (2) ; - incuber sous agitation l’ensemble constitué de la plaque de tubes (1) emboîtée dans la plaque de puits profonds (6) ; - insérer l’élévateur (7) entre la plaque de tubes (1) et la plaque de puits profonds (6) tout en les maintenant emboitées pour essorer l’élément à analyser contenu dans chaque tube (3) ; - retirer la plaque de tubes (1) de la plaque de puits profonds (3).