TECHNOLOGIE APPLIQUÉE
34 SPECTRA ANALYSE n° 250 • Juin - Juillet - Août 2006
DOSSIER SPECTROMÉTRIE DE MASSE
cite également aujourd’hui de plus en plus d’intérêts :
la spectrométrie de masse (fi gure 2). Sa capacité à
permettre l’analyse rapide de mélanges de composés
complexes la positionne avantageusement par rapport
à des techniques d’imagerie in vivo comme l’IRM ou la
tomographie par émission de positrons (TEP).
Dans le domaine des biopuces, puces à ADN, puces
à protéines, laboratoires sur puce, la photonique joue
un rôle majeur à plusieurs niveaux : le développement
de nouveaux matériaux supports aux propriétés op-
tiques améliorées, la mise au point de technique de
fabrication et l’amélioration de la détection des réac-
tions étudiées sur ces puces. Concernant la détection
sur les puces à ADN, la très grande majorité des systè-
mes aujourd’hui mis en œuvre implique le marquage
des molécules étudiées, le plus souvent au moyen d’un
fl uorophore. La détection de la réaction d’hybridation
est ensuite réalisée par une lecture optique de la sur-
face de la puce en imagerie de fl uorescence. Bien que
très éprouvée et caractérisée par une très grande sen-
sibilité cette approche rencontre un certain nombre de
limites. L’étape de marquage alourdit le protocole et ne
permet pas un suivi en temps réel de la réaction et, par
ailleurs, seule une part minime du signal de fl uores-
cence se trouve eff ectivement mesurée en raison, no-
tamment, de l’absorption due au support, le plus sou-
vent en verre, sur lequel sont greff ées les sondes. Ces
types de problèmes suscitent aujourd’hui d’importants
eff orts de recherche dans les secteurs académiques et
privés. Dans le domaine de l’optique-photonique, ces
recherches se focalisent, par exemple, sur l’optimisa-
tion des propriétés optiques des substrats et la mise
au point de techniques de détection sans marquage.
Dans ce dernier domaine les principales technologies
développées se fondent sur la mise en œuvre des on-
des évanescentes (résonance plasmonique de surface,
guide d’onde planaire) et exploitent la mesure de la va-
riation de l’indice de réfraction causée à la surface de
la puce par les phénomènes biologiques étudiés.
2. Outils thérapeutiques et diagnostics
Si la photonique constitue une discipline d’intérêt ma-
jeure pour la recherche fondamentale en biologie, elle
ouvre également la voie à la mise au point de disposi-
tif de diagnostic à visée biomédicale. Ainsi, à côté des
techniques d’imagerie précédemment évoqué, la pho-
tonique et l’optoélectronique joue également un rôle
essentiel dans le développement de biopuces destinées
à permettre un diagnostic rapide avec un minimum de
manipulation, réalisable au chevet du patient ou sur le
terrain.
Concernant le domaine de la thérapie, les deux ap-
plications majeures de la biophotonique s’appuient
sur l’utilisation des lasers médicaux et la photothéra-
pie dynamique. Aujourd’hui, les indications des lasers
dans le domaine médicale concernent une dizaine de
disciplines parmi lesquelles on retiendra principale-
ment l’ophtalmologie, la médecine dentaire, la derma-
tologie et la chirurgie esthétique. A côté de ces appli-
cations désormais classiques, on assiste également au
développement de l’utilisation de lasers de plus faible
puissance pour le diagnostic médical. Un des princi-
paux avantages de ce type d’approche repose bien évi-
demment sur la nature non ionisante du rayonnement
mis en œuvre. On citera parmi les applications ayant
déjà fait la démonstration clinique de leur intérêt la
mesure de l’oxygénation des tissus et la détection de
certaines tumeurs.
La photothérapie dynamique permet de détruire de
façon sélective des tissus malades. Elle repose sur l’ad-
ministration d’un composé photosensibilisant suscep-
tible de se concentrer au niveau des zones que le thé-
rapeute cherche à détruire. L’illumination de ces tissus
par un rayonnement de longueur d’onde adaptée au
spectre d’absorption de la substance photosensibili-
sante conduit à l’excitation de celle-ci puis à un trans-
fert d’énergie vers l’oxygène moléculaire environnant.
Il en résulte la formation d’espèces d’oxygène réactif
susceptibles de détruire les tissus malades. Cette ap-
proche thérapeutique trouve aujourd’hui ses princi-
pales applications en cancérologie, dermatologie et
ophtalmologie. Dans ce dernier domaine, elle peut
être utilisée pour le traitement de la forme exsudative
de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA).
V – Conclusions
Cette revue des applications de la photonique aux
domaines des sciences du vivant ne couvre qu’un très
petit nombre des diff érents champs technologiques
dans lesquels cette discipline a aujourd’hui sa place.
Une des caractéristiques les plus frappantes de la
biophotonique est certainement sa très grande trans-
versalité. Il s’agit d’une « discipline de convergence »
dans laquelle s’associent, l’optoélectronique, la micro-
électronique, les technologies de l’information et de la
communication,…, et la biologie. D’un côté, son dé-
veloppement nécessite la mise en commun du savoir
de communautés scientifi ques diverses et, de l’autre,
elle intervient dans un très large spectre d’applications
de l’analyse à la thérapie. Mais si la biophotonique est
très certainement appelée à jouer un rôle majeur dans
le domaine de la biologie fondamentale et de la bio-
médecine, elle trouve également de nombreuses ap-
plications dans d’autres domaines : l’agroalimentaire,
l’agronomie, l’environnement et même le stockage de
l’information. Un exemple : le développement de mé-
moires holographiques qui tirent parti de propriétés
de certaines protéines animales…une belle illustration
de l’intérêt d’associer la photonique à la biologie.
Figure 2
Biophotonique
et imagerie par
spectrometrique de
masse. Un laser vient
frapper un tissu, les
peptides résultants de ce
choc sont instantanément
analysés par spectrométrie
de masse et un logiciel
d’imagerie recompose
le positionnement sur le
tissu. Communication :
Michel Faupel, Tatiana
Rohner.