Un laboratoire dans chaque goutte MilliDrop Instruments SAS

Un laboratoire dans chaque goutte
Unique, la technologie MilliDrop propose une avancée majeure dans
l’automatisation de la culture et de l’analyse haut débit en microbiologie
MilliDrop Instruments SAS
DOSSIER DE PRESSE
Contacts presse :
NewCap Media − Annie-Florence Loyer
afl[email protected] / 01 44 71 00 12 / 06 88 20 35 59
MilliDrop :
Laurent Boitard
[e-mail] / + 33 6 64 34 23 94

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De la boîte de Petri à la goutte,
un changement de paradigme dans l’analyse des micro-organismes
Moisissures, levures, bactéries, algues, champignons… Ces micro-organismes jouent un
rôle majeur sur le maintien ou la détérioration de la santé, sur la production de certains
aliments ou médicaments. Ils sont de plus en plus utilisés dans l’industrie alimentaire ou
pharmaceutique. Pour mieux les utiliser — ou les détruire —, il est essentiel de comprendre
leur adaptabilité à des environnements donnés.
Les outils d’analyse des micro-organismes n’ont
pas évolué depuis des décennies. Les boîtes
de culture et les réacteurs restent les méthodes
utilisées dans le monde de la pharmacie ou
de l’industrie. Ces techniques demandent du
temps, de la manutention et leur automatisation
requiert des équipements chers et complexes.
Les équipes de MilliDrop ont développé une
alternative entièrement nouvelle en changeant
complètement d’échelle et en misant sur les technologies millifluidiques. Ils proposent
en effet de miniaturiser ces cultures cellulaires pour cultiver et analyser en parallèle des
milliers de réacteurs à la fois, au niveau d’une simple goutte. La technologie développée
par la jeune entreprise peut être utilisée pour la culture cellulaire à partir de cellules
uniques ou pour réaliser des réactions chimiques extrêmement homogènes en parallèle.
Le premier instrument en cours de développement en série par MilliDrop permet d’étudier
la diversité phénotypique des micro-organismes, c’est à dire leurs différents caractères
observables, parmi des milliers de populations cultivées en parallèles. Les phénotypes
d’intérêt peuvent être isolés et récupérés de manière automatisée.
Un appareil «plug and play»
pour des gains de productivité de facteur 1000
La culture, l’analyse, le criblage sont réalisés automatiquement dans un appareil de la taille
d’une imprimante. La première machine développée par MilliDrop s’interface totalement
avec d’autres outils de laboratoire, notamment des plateformes rotobotisées de criblage.
Totalement «plug and play», elle est d’une grande simplicité d’utilisation. La miniaturisa-
tion permet de faire bondir la productivité d’un facteur mille.
La technologie milliuidique per-
met d’incuber, d’analyser et de
manipuler à haut débit des échan-
tillons d’une centaine de nano-
litres à quelques picolitres sans
dégradation des performances et
avec des rendements mille fois
supérieurs.

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LA TECHNOLOGIE MILLI-FLUIDIQUE DE MILLIDROP
un laboratoire dans une goutte
Miniaturisation
Une goutte d’une centaine de nanolitres à quelques picolitres
remplace une boîte de Petri ou un incubateur pour cultiver
des bactéries, champignons, algues ou levures.
Automatisation
Les opérations d’incubation, d’analyse
et de tri haut-débit sont effectuées
par une machine unique
de la dimension d’une imprimante.
Traitement individuel
Chaque goutte est un réservoir indépendant
qui peut être manipulé individuellement : choix de la
composition initiale, ajout de composés en cours de réaction,
collecte d’une goutte pour analyses complémentaires.
Mise en parallèle
Plusieurs milliers de gouttes permettent d’observer
autant de réactions en parallèle, sans évaporation
ni contamination entre les cultures.
Infographie : Laura Pigeon
Gain de productivité
d’un facteur 1000
par rapport aux techniques de
mise en culture traditionnelles.
Gain de productivité
d’un facteur 1000
par rapport aux techniques de
mise en culture traditionnelles.

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Des produits destinés à ouvrir le marché de l’analyse
et du diagnostic automatisé aux petites et moyennes structures
La première machine développée par MilliDrop, le MilliDrop Analyzer, est un instrument
RUO, «research use only». Elle sera sur le marché dès l’année prochaine à destination des
laboratoires de recherche et développement.
Une deuxième série de machines est en préparation. Elle sera consacrée au diagnostic
et devra être directement utilisable par des professionnels de santé, qui ne sont pas
des professionnels de l’analyse en laboratoire. Le MilliDrop DIV en développement sera
un instrument de Diagnostic in Vitro entièrement automatisé. Il permettra en même
temps d’identifier les agents infectieux et les doses d’antibiotiques nécessaires pour les
éradiquer. L’objectif sera ainsi de réduire les échecs thérapeutiques associés au mauvais
choix ou au surdosage des antibiotiques.
Des marchés de niche en croissance
L’objectif de la jeune pousse n’est pas de remplacer les instruments d’analyse présents
sur le marché, mais de proposer une offre innovante complémentaire des offres actuelles.
Une offre ciblant de nouveaux marchés. Ces dix dernières années, c’est surtout l’industrie
pharmaceutique qui a eu les moyens de s’équiper de plateformes robotisées, particu-
lièrement coûteuses. L’intention de MilliDrop est d’ouvrir ce marché aux laboratoires de
petite et moyenne taille. L’offre répond
en effet à un besoin croissant d’analyses
haut débit, à des couts plus faibles et
avec des instruments dédiés, compacts
et faciles d’utilisation.
Le premier instrument de MilliDrop,
l’Analyzer, vise un segment particulier du
marché des automates de laboratoire,
celui des automates de criblage de haut
débit. Un marché évalué à 700 millions
de dollars avec une croissance annuelle
de 6% selon Markets&Markets (données
2012).
Selon ces mêmes analystes, le marché des automates pour la recherche pharmaceutique
représente 1,3 milliard de dollars et le marché global de l’automatisation des laboratoires
3,1 milliards.
La deuxième gamme d’instruments développés par MilliDrop, les automates de diagnostic
clinique, s’adresse à un marché de niche évalué à 90 millions de dollars, mais en croissance
de 10% par an, selon Markets&Markets (évaluation 2012). Là encore, l’objectif est d’ouvrir
ce marché aux hôpitaux de petite et moyenne taille.
«La technologie de MilliDrop va
permettre aux laboratoires de recherche
publics et privés d’accéder à des
automates de criblage haut débit sans
équivalents. Elle répond à un besoin
croissant d’analyses de micro-orga-
nismes d’une cellule unique à une
colonie avec des instruments compacts,
faciles d’utilisation et d’une grande
abilité»
Philippe Tramoy, Directeur de participations du
Fonds d’Amorçage Quadrivium 1

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Une concurrence inexistante sur le créneau de la millifluidique
Les technologies de criblage concurrentes s’appuient sur l’automatisation des boîtes de
Petri et des microplaques. Mais ces deux techniques demandent des robots coûteux, de
100 000 à 500000 euros, elles sont donc seulement accessibles aux plus grands labora-
toires.
Il n’existe pas actuellement d’entreprise ayant mis sur le marché des instruments
d’analyse reposant sur la technologie millifluidique. Biorad utilise cette technologie pour
la génomique. Une équipe allemande, celle du Pr Köhler, l’utilise mais sans développer
d’instrument. Le japonais Horiba Medical a plutôt signalé son envie de collaborer avec la
jeune entreprise.
L’essentiel de la recherche sur ces changements d’échelle est concentré sur la microflui-
dique, et les laboratoires sur puce. Mais si ces technologies à l’échelle du micron sont
attrayantes pour les applications de biochimie ou de biologie sur cellule unique, leur
échelle ne permet pas le développement de culture de micro-organisme.
Une start-up issue d’un grand laboratoire de recherche
Le fondateur de MilliDrop a découvert les technologies microfluidiques lors d’un stage
dans l’industrie, chez Raindance Technologies. Il n’a pas cessé de s’y intéresser depuis.
Dans le cadre d’un doctorat, il a montré qu’elles pouvaient être utilisées pour la microbio-
logie. En revanche, pour pouvoir passer à un système automatisé intégrant la culture de
micro-organismes, Laurent Boitard a montré qu’il fallait revenir à l’échelle millimétrique.
Il a ainsi montré que l’automatisation du process entier de culture et d’analyse pouvait
être réalisé au niveau d’une goutte. Dans
ce cadre, le principe en a été validé pour
des champignons, des microalgues ou
des bactéries.
Laurent Boitard a mené ses recherches
au sein du laboratoire de Colloïdes et
Matériaux Divisés de l’École Supérieure
de Physique et de Chimie Industrielle de la ville de Paris. Il a ensuite développé la techno-
logie au sein de l’incubateur de l’Institut Pierre-Gilles de Gennes (IPGG). Ce centre de
recherche unique au monde en microfluidique regroupe 15 équipes de recherche soit
quelque 165 chercheurs pouvant se prévaloir de nombreuses collaborations internatio-
nales dans le monde universitaire ou entrepreneurial.
zLe développement de la technologie
s’est fait sur sept ans.
zCinq brevets ont à ce jour été déposés
par la jeune pousse.
zDeux autres sont en cours dedépôt.