Détection ultra-précoce de pathogènes bactériens dans le sang de patient // ultra-fast pathogenic bacteria detection in human blood

Topic description

Ce projet vise à développer un instrument d'imagerie par résonance des plasmons de surface (SPRi) polyvalent et facile à utiliser pour la détection rapide et à large spectre de concentrations faibles de bactéries pathogènes dans des échantillons complexes, dont le sang en particulier. La SPRi est une technique, sans marquage, qui permet de sonder un échantillon (quelle que soit sa transparence optique), en temps réel. En raison de la grande sensibilité du phénomène de plasmon, la plage dynamique de variation d'indice mesurable est limitée par détection SPRi lorsque la lecture est réalisée à un angle fixe, comme c'est le cas dans les dispositifs déployés dans le commerce. Cela réduit l'utilisation de tels instruments optiques à l'étude de milieux dont l'indice reste relativement stable pendant l'expérience et dont les sondes moléculaires ont des poids moléculaires comparables aux cibles (suivi d'interactions bi-moléculaires).
Ainsi, cela limite considérablement la détection de bactéries en croissance dans des milieux complexes. Notre laboratoire a développé des solutions originales pour la détection de très faibles taux de contaminations dans des matrices alimentaires (création d'une start-up en ), mais la SPRi se révèle inadaptée pour la détection de bactéries dans le sang, en partie en raison de la très forte variabilité intrinsèque de cette matrice.
Ces limites seront supprimées en intégrant cinq briques complémentaires :
1. La conception d'un instrument optimisé pour l'enregistrement en temps réel d'images SPR sur une plage définie d'angles d'éclairage;
2. Le développement d'une analyse et de traitement des données SPR dédiée pour extraire en temps réel l'information la plus pertinente pour chaque sonde à partir des images ;
3. La fonctionnalisation des biopuces par une combinaison de sondes appropriées (séries de peptides tels que les peptides antimicrobiens (AMPs), anticorps et même bactériophages) pour optimiser le nombre d'identifications possibles avec un ensemble réduit de sondes ;
4. L'apprentissage des "signatures SPRi 4D" spécifiques de souches modèles dans des matrices sanguines ;
5. La validation des performances du nouvel instrument « 4D-SPRi » comme outil de détection et de caractérisation des bactéries issues de souches hospitalières par rapport à des techniques de référence.
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This project aims to develop a versatile and easy-to-use surface plasmon resonance imaging (SPRi) instrument for the rapid and broad-spectrum detection of low concentrations of pathogenic bacteria in complex samples, particularly blood. SPRi is a label-free technique that allows real-time probing of a sample (regardless of its optical transparency). Due to the high sensitivity of the plasmon phenomenon, the dynamic range of measurable index variation is limited by SPRi detection when reading is performed at a fixed angle, as is the case in commercially available devices. This reduces the use of such optical instruments to the study of environments whose index remains relatively stable during the experiment and whose molecular probes have molecular weights comparable to the targets (monitoring of bimolecular interactions).
This considerably limits the detection of growing bacteria in complex environments. Our laboratory has developed original solutions for the detection of very low levels of contamination in food matrices (creation of a start-up in ), but SPRi is unsuitable for the detection of bacteria in blood, partly due to the very high intrinsic variability of this matrix.
These limitations will be overcome by integrating five complementary components:
1. The design of an instrument optimized for real-time recording of SPR images over a defined range of illumination angles;
2. The development of dedicated SPR data analysis and processing to extract the most relevant information for each probe from the images in real time;
3. The functionalization of biochips through a combination of appropriate probes (series of peptides such as antimicrobial peptides (AMPs), antibodies, and even bacteriophages) to optimize the number of possible identifications with a reduced set of probes;
4. The learning of specific “4D-SPRi signatures” of model strains in blood matrices;
5. Validation of the performance of the new “4D-SPRi” instrument as a tool for detecting and characterizing bacteria from hospital strains compared to reference techniques.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble
Service : DIESE
Date de début souhaitée : 01-11-
Ecole doctorale : Chimie et Sciences du Vivant (EDCSV)
Directeur de thèse : ROUPIOZ Yoann
Organisme : CNRS
Laboratoire : DRF/IRIG/SyMMES/CREAB
URL :
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Funding category

Public/private mixed funding

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