Brevet FR3133922A1 — publié le 20230929

L’invention concerne un dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange homogène plasma-réactif (100). Un tel dispositif comprend : - un module de collecte (110) de plasma sanguin (102) ; - un canal capillaire (120) en connexion fluidique avec ledit module (110) ; - un réservoir de stockage (130) d’un réactif (103) en connexion fluidique avec ledit canal (120). Ledit dispositif (100) comporte également : - un moyen (140) de prévention de tout retour fluidique vers ledit module (110) ; - une chambre de mélange (150) en connexion fluidique avec ledit canal (120), ladite chambre (150) présentant une sortie (152) d’écoulement ; - ledit canal (120) présentant des dimensions déterminées (L) permettant de déterminer une quantité de plasma (102) lorsque ledit canal (120) est saturé en plasma (102) ; - le volume dudit réservoir (130) étant supérieur à la somme des volumes dudit canal (120) et de ladite chambre de mélange (150). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 Dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange plasma-réactif et procédé de mise en œuvre La présente invention a trait, de manière générale, au domaine des dispositifs de test sanguin. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange plasma-réactif et un procédé de mise en œuvre d’un tel dispositif afin de permettre, in fine , la quantification d’un biomarqueur sanguin d’intérêt. En 2019, d’après l’Organisation Mondiale de la Santé, sept des dix principales causes de décès à l’échelle mondiale étaient des maladies chroniques et le pourcentage de décès liés à de telles maladies est en constante augmentation. Les maladies chroniques sont définies comme des maladies évolutives présentant une ancienneté de plusieurs mois. Or, de nombreuses études ont montré qu’une détection précoce de telles maladies augmente les chances de survie d’un patient. Pour exemple, dans le cas de plusieurs types de cancer, la survie peut être plus de trois fois supérieure lorsque le cancer est diagnostiqué précocement (stade un ou deux). De même, une détection précoce de marqueurs liés à des maladies ou symptômes aigus ainsi que d’agents pathogènes, tels que, par exemple, le virus du Covid 19, l’élément pathogène associé à la maladie de Lyme ou celui lié à la septicémie ou encore le Virus de l’Immunodéficience Humaine (connu sous l’acronyme VIH), permet d’évaluer le risque de forme pathologique grave et d’orienter rapidement la prise en charge, pouvant nécessiter d’être immédiate et vitale dans certains cas, afin de favoriser une guérison. Pour cela, les biomarqueurs sanguins, caractéristiques biologiques, suscitent un intérêt croissant comme indicateur d’un processus biologique normal ou pathologique. À ce titre, chaque biomarqueur dispose de caractéristiques propres qui lui permettent d'apporter des informations en lien avec un processus physiopathologique sous-jacent et/ou des données de progression d’une maladie. Par analogie, les biomarqueurs sont aux médecins ce que les empreintes digitales sont aux policiers : de véritables signatures qui permettent d’identifier non pas un individu mais une maladie. Les biomarqueurs consistent en des molécules (protéines, hormones, etc.) et des cellules dont la présence ou la concentration anormale dans le sang, plus particulièrement dans le plasma sanguin, atteste de l’existence d’une pathologie. Le plasma sanguin est le composant liquide du sang dépourvu des globules rouges, des globules blancs, des plaquettes et autres contaminants, constituant environ cinquante-cinq pourcents du volume total du sang et contiendrait au moins trois cents protéines. Un biomarqueur peut être présent chez les patients atteints d’une maladie précise et absent chez les individus en bonne santé ou touchés par d’autres maladies. Cependant, une quantification précise d’un biomarqueur permet d’être le reflet de l’évolution d’une pathologie. Pour exemple, la quantité d’un biomarqueur peut augmenter ou diminuer selon que la maladie s’aggrave ou s’améliore, et inversement. Ainsi, de tels indicateurs quantitatifs permettent ; - d’affiner un pronostic en délivrant une information complète pour caractériser une maladie (ou la présence d’un agent pathogène) chez un individu et en optimiser sa prise en charge ; - d’adapter à un patient le traitement qui lui convient le mieux. A ce titre, en fonction de leurs métabolismes, certaines personnes assimilent particulièrement rapidement un médicament. Ce dernier peut passer, dans ce cas, plus rapidement dans le sang, ses effets sont accrus et il est donc nécessaire de diminuer les doses habituellement prescrites ; - de suivre les effets d’une thérapie. Pour exemple, dans le cas de cancer, les cellules cancéreuses libèrent diverses molécules dans la circulation sanguine. Si leur concentration augmente au cours du temps, cela peut signifier que le cancer récidive. La quantification des biomarqueurs sanguins apparait donc comme un outil indispensable à une médecine personnalisée. Traditionnellement, une telle quantification est possible en ayant recours au processus conventionnel et éprouvé de la prise de sang. Cependant, un tel processus nécessite une quantité importante de sang, l’intervention d’un personnel qualifié et l’utilisation d’équipement spécialisé, ce qui procure une technique coûteuse et chronophage. En effet, cela demande de disposer d’une prescription d’un médecin pour requérir une prise de sang, de prendre un rendez-vous auprès d’un infirmier ou d’un laboratoire supposant une disponibilité commune du personnel de santé et du patient, d’attendre la réalisation des tests sanguins en laboratoire et la transmission des résultats au médecin suivie de l’interprétation de ces derniers. Pour pallier une partie des étapes chronophages précitées, il est également connu, sur le marché, des kits d’auto-prélèvement sanguin pouvant être réalisés à domicile par tout individu, utilisant un volume de sang moins important, tel que le divulgue la demande de brevet US 2019/0111421 en proposant un dispositif de collecte et de stockage d’un fluide corporel. Toutefois, comme dans le cas de la prise de sang, de tels dispositifs nécessitent les services d’un laboratoire pour la réalisation des tests avec un équipement spécialisé et l’analyse des résultats par un personnel qualifié. La demande de brevet US 2017/0001192 tente de répondre en partie à ces inconvénients en proposant un dispositif de test permettant l’évaluation de biomarqueurs dans un fluide corporel sans avoir recours à une ou des ressources extérieures (laboratoire, personnel qualifié, …). Cependant, un tel dispositif permet d’aboutir à un résultat qualitatif d’un biomarqueur (présence ou non du biomarqueur) mais non à un résultat quantitatif de tout biomarqueur. Une telle solution requiert ainsi une analyse en laboratoire pour quantifier le biomarqueur d’intérêt et ne permet pas d’identifier des protéines en faible abondance (de l’ordre de microgramme-nanogramme/millilitre et moins) pouvant être des marqueurs essentiels. Seul un résultat quantitatif de biomarqueurs permet, comme précédemment indiqué, une surveillance renforcée de la santé d’un patient. Ainsi, la présente invention vise à remédier aux inconvénients précités, notamment à proposer un dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange homogène plasma-réactif et son procédé de mise en œuvre simplifié afin de disposer, in fine , d’une quantification directe et rapide d’un biomarqueur sanguin, à domicile, exploitable à partir d’une seule goutte de sang et pouvant être mis en œuvre par tout utilisateur tout en assurant une fiabilité et reproductibilité des résultats du fait d’un dosage précis/d’un contrôle des volumes, à toutes les étapes du procédé, du plasma sanguin et du réactif utilisé. À ce titre, un premier objet de l’invention divulgue un dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange homogène plasma-réactif comprenant : - un module de collecte de plasma sanguin ; - un premier canal capillaire présentant une première extrémité en connexion fluidique avec ledit module de collecte ; - un réservoir de stockage d’un réactif en connexion fluidique avec ledit premier canal capillaire. Ledit dispositif comporte en outre : - un moyen de prévention de tout retour fluidique vers le module de collecte, positionné en amont de la connexion fluidique dudit réservoir de stockage d’un réactif avec ledit premier canal capillaire ; - une chambre de mélange plasma-réactif en connexion fluidique avec une deuxième extrémité du premier canal capillaire, ladite chambre de mélange présentant une sortie d’écoulement d’un mélange homogène de plasma-réactif. Le premier canal capillaire présente des dimensions déterminées entre la connexion fluidique dudit réservoir de stockage avec le premier canal capillaire et ladite deuxième extrémité dudit premier canal capillaire. De telles dimensions permettent de déterminer une quantité de plasma sanguin lorsque le premier canal capillaire est saturé en plasma sanguin. Par ailleurs, le volume dudit réservoir de stockage est supérieur à la somme des volumes du premier canal capillaire et de ladite chambre de mélange. Dans un mode de réalisation, le réservoir de stockage peut comporter un actionneur conçu pour provoquer un écoulement forcé d’un réactif, lorsque celui-ci est contenu dans ledit réservoir de stockage, dans le premier canal capillaire puis dans ladite chambre de mélange jusqu’à une saturation de ladite chambre de mélange, et un écoulement fluidique par ladite sortie après saturation de ladite chambre de mélange. Dans un mode de réalisation préféré, le module de collecte de plasma peut être composé : - d’une membrane semi-perméable destinée à recevoir une quantité de sang et conçue pour séparer le plasma des autres constituants du sang par gravité ; - d’un porte-membrane agencé pour concentrer le sang sur ladite membrane ; - d’une surface spécifique positionnée en amont de la connexion fluidique avec le premier canal capillaire. Dans un tel mode, ladite surface spécifique et ledit premier canal capillaire sont mutuellement agencés pour extraire le plasma sanguin de ladite membrane et pour faire circuler ledit plasma sanguin dans ledit premier canal capillaire. Afin d’optimiser le phénomène de capillarité, la première extrémité du premier canal capillaire peut être préférentiellement positionnée sensiblement au centre dudit module de collecte de plasma. Afin de favoriser un mélange homogène passif de plasma-réactif, ladite chambre de mélange peut comporter un réseau de canaux respectivement agencés pour provoquer ledit mélange homogène de plasma-réactif. Un deuxième objet de l’invention consiste en un procédé de mise en œuvre d’un dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange homogène plasma-réactif. Un tel procédé comporte les étapes suivantes ; - une étape de dépôt de plasma sanguin dans le module de collecte de plasma ; - une étape de saturation du premier canal capillaire en plasma sanguin ; - une étape de déclenchement de l’actionneur provoquant l’écoulement forcé du réactif dans le premier canal capillaire au-delà d’une saturation de la chambre de mélange ; - une étape de collecte d’un mélange homogène plasma-réactif. Selon un mode de réalisation préféré, l’étape de saturation du premier canal capillaire en plasma sanguin peut consister à attendre une durée prédéterminée, fonction du dimensionnement du premier canal capillaire pour qu’il atteigne la saturation en plasma sanguin. L’étape de collecte du mélange homogène plasma-réactif, quant à elle, peut consister à positionner une bandelette réactive en aval de la sortie de la chambre de mélange de sorte que ladite bandelette recueille tout ou partie dudit mélange homogène plasma-réactif. L’exposé de l’invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d’un exemple de réalisation, donné ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : montre un exemple préféré de mise en œuvre d’un dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange plasma-réactif selon l’invention ; montre un organigramme représentatif d’étapes du procédé de mise en œuvre d’un dispositif conforme à l’invention ; , , , et sont des vues schématiques du dispositif selon l’invention illustrant différentes étapes de mise en œuvre dudit dispositif de selon l’invention. Dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange homogène plasma-réactif (100) comprenant : - un module de collecte (110) de plasma sanguin (102) ; - un premier canal capillaire (120) présentant une première extrémité (120a) en connexion fluidique avec ledit module de collecte (110) ; - un réservoir de stockage (130) d’un réactif (103) en connexion fluidique avec ledit premier canal capillaire (120) ; caractérisé en ce que ledit dispositif (100) comporte : - un moyen (140) de prévention de tout retour fluidique vers le module de collecte (110), positionné en amont de la connexion fluidique (120c) dudit réservoir de stockage (130) d’un réactif (103) avec ledit premier canal capillaire (120) ; - une chambre de mélange (150) plasma-réactif en connexion fluidique avec une deuxième extrémité (120b) du premier canal capillaire (120), ladite chambre de mélange (150) présentant une sortie (152) d’écoulement d’un mélange homogène de plasma-réactif (104) ; - le premier canal capillaire (120) présentant des dimensions déterminées (L) entre la connexion fluidique dudit réservoir de stockage (130) avec le premier canal capillaire (120) et ladite deuxième extrémité (120b) dudit premier canal capillaire (120), lesdites dimensions (L) permettant de déterminer une quantité de plasma sanguin (102) lorsque le premier canal capillaire (120) est saturé en plasma sanguin (102) ; - le volume dudit réservoir de stockage (130) étant supérieur à la somme des volumes du premier canal capillaire (120) et de ladite chambre de mélange (150). Dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange homogène plasma-réactif (100) selon la revendication précédente, pour lequel le réservoir de stockage (130) comporte un actionneur (131) conçu pour provoquer un écoulement forcé d’un réactif (103), lorsque celui-ci est contenu dans ledit réservoir de stockage (130), dans le premier canal capillaire (120) puis dans ladite chambre de mélange (150) jusqu’à une saturation de ladite chambre de mélange (150) et un écoulement fluidique par ladite sortie (152) après saturation de ladite chambre de mélange (150). Dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange homogène plasma-réactif (100) selon l’une des revendications précédentes, pour lequel le module de collecte de plasma (110) est composé : - d’une membrane semi-perméable (111) destinée à recevoir une quantité de sang (101) et conçue pour séparer le plasma (102) des autres constituants du sang par gravité ; - d’un porte-membrane (112) agencé pour concentrer le sang (101) sur ladite membrane (111) ; - d’une surface spécifique (113) positionnée en amont de la connexion fluidique avec le premier canal capillaire (120), ladite surface spécifique (113) et ledit premier canal capillaire (120) étant mutuellement agencés pour extraire le plasma sanguin (102) de ladite membrane (111) et pour faire circuler ledit plasma sanguin (102) dans ledit premier canal capillaire (120). Dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange homogène plasma-réactif (100) selon l’une des revendications précédentes, pour lequel la première extrémité (120a) du premier canal capillaire (120) est positionnée sensiblement au centre dudit module de collecte (110) de plasma. Dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange homogène plasma-réactif (100) selon l’une des revendications précédentes, pour lequel ladite chambre de mélange (150) comporte un réseau de canaux (151) respectivement agencés pour provoquer passivement ledit mélange (104) homogène de plasma-réactif. Procédé de mise en œuvre (200) d’un dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange homogène plasma-réactif (100) dépendant de l’une des revendications 2 à 6 comportant les étapes suivantes : - une étape (210) de dépôt de plasma sanguin (102) dans le module de collecte (110) de plasma ; - une étape (220) de saturation du premier canal capillaire (120) en plasma sanguin (102) ; - une étape (230) de déclenchement de l’actionneur (131) provoquant l’écoulement forcé du réactif (103) dans le premier canal capillaire (120) au-delà d’une saturation de la chambre de mélange (150) ; - une étape (240) de collecte d’un mélange (104) homogène plasma-réactif. Procédé de mise en œuvre (200) d’un dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange homogène plasma-réactif (100) selon la revendication précédente, pour lequel l’étape de saturation (220) du premier canal capillaire (120) en plasma sanguin (102) consiste à attendre une durée prédéterminée, fonction du dimensionnement du premier canal capillaire (120) pour qu’il atteigne la saturation en plasma sanguin (102). Procédé de mise en œuvre (200) d’un dispositif microfluidique d’obtention d’un mélange homogène plasma-réactif (100) selon l’une des revendications 6 et 7, pour lequel l’étape (240) de collecte du mélange (104) homogène plasma-réactif consiste à positionner une bandelette réactive (160) en aval de la sortie (152) de la chambre de mélange (150) de sorte que ladite bandelette (160) recueille tout ou partie dudit mélange (104) homogène plasma-réactif.