Publié le 2025-11-05 14:05:00. L’automatisation révolutionne l’étude du microbiome, ouvrant de nouvelles voies pour explorer la grande majorité des micro-organismes encore inconnus et accélérer la découverte de traitements. Deux expertes de Molecular Devices détaillent ces avancées.
- La recherche sur le microbiome est une frontière scientifique majeure en raison de son impact sur la santé humaine.
- Les flux de travail anaérobies traditionnels présentent des défis de lenteur, d’erreurs et de manque de standardisation.
- La plateforme QPix FLEX de Molecular Devices automatise ces processus, améliorant le rendement et la reproductibilité.
L’essor du microbiome, une nouvelle frontière thérapeutique
Le microbiome, cet écosystème complexe de milliards de microbes résidant dans notre corps, suscite un intérêt scientifique croissant. Il joue un rôle crucial dans notre système immunitaire, notre métabolisme, et même notre bien-être neurologique. Pourtant, une vaste partie de ces micro-organismes, estimée entre 60 et 70 %, demeure cultivable, limitant ainsi notre compréhension et le développement de thérapies potentielles.
« Nous ne connaissons qu’environ 30 à 40 % de notre microbiome… alors comment parvenir à ces 100 % de cette diversité inculte et inexplorable ? », interroge Sheela Muley, chef de produit biopharmaceutique chez Molecular Devices. La réponse réside dans le développement d’outils et de flux de travail innovants, capables de transcender les limites actuelles.
Les défis de l’anaérobie et les solutions de Molecular Devices
Les environnements anaérobies, tels que l’intestin humain, constituent un défi majeur pour la recherche. Les flux de travail manuels, souvent réalisés dans des enceintes anaérobies, sont chronophages, sujets aux erreurs humaines et manquent de standardisation. La préservation de l’intégrité et de la stérilité des échantillons est primordiale, tout comme la traçabilité des opérations.
Pour répondre à ces enjeux, Molecular Devices a développé la plateforme QPix FLEX. Cet instrument automatise plusieurs étapes critiques du criblage microbien, notamment l’étalement, le striage, la sélection de colonies, et la manipulation de liquides, le tout dans un format compact conçu pour s’intégrer aux enceintes anaérobies ou hypoxiques.
« Nous avons pu récolter trois fois plus de colonies en une semaine… économisant ainsi un à trois jours de cueillette », souligne Sheela Muley, mettant en avant l’efficacité accrue de la plateforme. Le système intègre des fonctionnalités telles qu’une caméra haute résolution pour l’imagerie couleur et morphologique, le suivi par code-barres, ainsi que des modes de stérilisation pour garantir la pureté des cultures.
Automatisation : gain de temps et précision
La Dr. Sushmita Sudarshan, scientifique d’application en développement d’essais chez Molecular Devices, détaille les processus clés automatisés par le QPix FLEX :
- Cueillette de colonies : Basée sur la couleur et la morphologie, permettant de différencier les souches.
- Étalage et striage : Sur divers supports comme les boîtes de Pétri.
- Manipulation de liquides : Via une tête de pipetage flexible.
- Sélection de « hits » (Hit-picking) : Cartographie des colonies identifiées vers des plaques maîtresses.
« Par exemple, notre imagerie couleur permet de regrouper les colonies en fonction de l’intensité RVB, aidant ainsi à différencier les souches pigmentées ou rapporteuses », explique la Dr. Sudarshan. Ces automatisations réduisent drastiquement le nombre d’interventions manuelles, minimisent les erreurs et assurent une reproductibilité des volumes distribués. Elles permettent également une sélection précoce des colonies, même les plus petites, limitant ainsi la prolifération de contaminants.
Préservation de l’intégrité des échantillons anaérobies
La conception du QPix FLEX est spécifiquement pensée pour les flux de travail anaérobies. Son faible encombrement lui permet de prendre place dans les enceintes anaérobies ou hypoxiques standard. De plus, il évite les stérilisations par chaleur ou par compresseur, préservant ainsi la viabilité des souches sensibles à l’oxygène. Les broches de prélèvement peuvent rester sèches à l’air ou utiliser des embouts jetables, éliminant l’introduction d’oxygène ou un choc thermique.
« L’automatisation réduit le nombre de manipulations des boîtes hors de l’enceinte, diminuant l’exposition à l’air ambiant, le risque de contamination et le stress pour les cultures », ajoute la Dr. Sudarshan.
L’apport de l’imagerie couleur et morphologique
La capacité de classification des colonies par caméra couleur et analyse morphologique est un atout majeur. Le système utilise une caméra CMOS de 20 mégapixels et un logiciel intelligent pour générer des histogrammes RVB de chaque colonie. Les chercheurs peuvent ainsi classer les colonies selon leur intensité de couleur et leurs caractéristiques morphologiques (compacité, rapport hauteur/largeur, diamètre).
« Cela signifie que vous ne faites pas que choisir en fonction de la taille ou de l’emplacement, vous pouvez choisir en fonction du phénotype (pigment, marqueur d’expression), ce qui est essentiel pour les flux de travail du microbiome ou les souches modifiées », précise la Dr. Sudarshan.
Méthodes génomiques pour les isolats
Pour l’identification microbienne et l’analyse génomique des isolats obtenus grâce à ces flux de travail, Sheela Muley recommande le séquençage de l’ARN ribosomal 16S pour une identification au niveau de l’espèce. Le MALDI-TOF est également utile pour l’analyse fonctionnelle ou le profilage des protéines, notamment après l’isolement. Pour une approche combinant génotype et phénotype, le séquençage du génome complet peut être couplé au MALDI-TOF ou à des tests phénotypiques.
L’automatisation, avenir de la recherche sur le microbiome
L’automatisation rend la recherche sur le microbiome accessible aux laboratoires de toutes tailles, démocratisant ainsi l’exploration de cette immense diversité microbienne. « En remplaçant les flux de travail manuels par des processus automatisés et traçables, nous permettons d’exploiter la majorité inculte, d’accélérer la découverte de probiotiques et de traduire le microbiome en thérapies de nouvelle génération », affirme la Dr. Sudarshan.
Sheela Muley anticipe que les prochaines avancées dans des maladies comme Alzheimer, la dépression ou les maladies cardiovasculaires pourraient provenir de l’étude du microbiome. « Cela nécessite des flux de travail robustes et une automatisation pour faire évoluer la découverte. Nous espérons voir l’automatisation devenir une infrastructure plutôt qu’un luxe », conclut-elle.
Conseils aux chercheurs
Pour les chercheurs débutant dans le criblage du microbiome anaérobie, Sheela Muley recommande de penser l’ensemble du flux de travail, depuis le prélèvement d’échantillons jusqu’à l’analyse des données. « Si votre instrument ou votre flux de travail ne résout qu’une seule étape, vous risquez des goulots d’étranglement ailleurs », prévient-elle.
La Dr. Sushmita Sudarshan insiste sur la priorité à donner à la stérilité, à la traçabilité et à l’automatisation dès le départ. « Utilisez les codes-barres, l’imagerie et le suivi intégré pour ne pas vous contenter de sélectionner des colonies, mais aussi pour créer des ensembles de données reproductibles », conseille-t-elle. Elle ajoute qu’il ne faut pas attendre la formation de grandes colonies, l’imagerie automatisée permettant une sélection plus précoce, synonyme de gain de temps et de réduction du risque de contamination.
À propos des personnes interrogées
Sheela Muley
Sheela Muley est chef de produit biopharmaceutique chez Molecular Devices, où elle supervise le portefeuille de criblage de clones microbiens et mammifères. Forte de plus de 20 ans d’expérience dans l’instrumentation pour les sciences de la vie, le criblage à haut débit et la commercialisation de tests, elle a dirigé des projets couvrant les plateformes analytiques et les flux de travail de criblage cellulaire. Elle est titulaire d’un doctorat dans une discipline des sciences de la vie et son expertise s’étend à l’automatisation, la validation d’instruments et la commercialisation de technologies innovantes. Elle intervient régulièrement sur les tendances émergentes comme la recherche sur le microbiome et l’automatisation des flux de travail anaérobies.
Dr Sushmita Sudarshan
Le Dr Sushmita Sudarshan est scientifique d’application en développement d’essais chez Molecular Devices, spécialisée dans la recherche microbienne, l’automatisation des essais et l’instrumentation de laboratoire. Elle a obtenu son doctorat en biologie moléculaire à l’Université du Texas à Dallas. Avec plus d’une décennie d’expérience en milieu universitaire et industriel, elle a développé et validé des flux de travail microbiens automatisés, intégrant l’imagerie à haut contenu, la sélection de colonies et l’analyse traçable. Son travail soutient les applications en biologie bactérienne, anaérobie et synthétique pour la recherche et le développement thérapeutique.
À propos de Molecular Devices UK Ltd.
Molecular Devices est un leader mondial dans la fourniture de systèmes de mesure bioanalytique, de logiciels et de consommables haute performance pour la recherche en sciences de la vie et le développement pharmaceutique et biothérapeutique. Son vaste portefeuille comprend des plateformes de criblage à haut débit, d’analyse génomique et cellulaire, de sélection de colonies et de détection de microplaques. Ces solutions de pointe permettent aux scientifiques d’accroître leur productivité et leur efficacité, accélérant ainsi la recherche et la découverte de nouveaux traitements. Molecular Devices est engagée dans le développement continu de solutions innovantes pour les sciences de la vie. Le siège social de la société est situé dans la Silicon Valley, en Californie, avec des bureaux dans le monde entier.