Des chercheurs de l'Université du Minnesota à Twin Cities ont conçu un robot qui, grâce à l'apprentissage automatique, automatise une procédure complexe de micro-injection sur deux organismes différents utilisés dans le cadre du cours de génétique. La production en série de ce dispositif leur a permis d'appliquer cette automatisation à des organismes dotés d'une structure cellulaire suffisamment développée, comme la drosophile et les larves de poisson. Ce robot permettra de réduire considérablement le temps et les coûts de laboratoire en simplifiant le remplacement des méthodes manuelles par l'automatisation pour la réalisation d'analyses génétiques à grande échelle, devenues inefficaces avec les opérations manuelles.
Automatisation de la manipulation génétique
L'étude, intitulée « Manipulation génétique à haut débit d'organismes multiphasiques par une machine de micro-injection embryonnaire guidée par vision artificielle », fait la une du numéro d'avril 2024 de la revue en ligne GENETICS. Deux étudiantesdenten génie mécanique de l'Université de Minneapolis, Alegria Andrew et Joshi Amey, ont mené les recherches et répondu aux questions. Une équipe de commercialisation, constituée au sein de l'entreprise, se concentre sur la promotion de cette technologie en vue de son application à grande échelle, par le biais de la start-up Objective Biotechnology, basée au Minnesota.
La micro-injection est une technique de manipulation qui consiste à injecter une substance spécifique dans des cellules ou des tissus à l'aide d'une micropipette. Cette substance peut être une cellule, du matériel génétique ou tout autre élément. Des scientifiques ont mis au point un robot capable de reconnaître des embryons d'une épaisseur inférieure à celle d'un cheveu. Une fois la détection effectuée, la machine définit un itinéraire et contrôle l'ensemble du processus. Ce sont là quelques exemples de l'aide apportée par ce robot au secteur de la santé.
« Ces injections automatisées ont remplacé les injections manuelles, qui sont plus fiables et plus efficaces », a commenté Suhasa Kodandaramaiah, professeur de génie mécanique à l'Université du Minnesota et auteur principal de l'étude. « Une telle évolution dans le domaine de la recherche permettra de réaliser de nouvelles expériences au sein de chaque laboratoire, ce qui serait impossible sans cette technologie. » En général, la réalisation d'une micro-injection incombe à un technicien qualifié, dont de nombreux laboratoires ne disposent pas. Cette technologie révolutionnaire pourrait élargir les possibilités des procédures pré-laboratoire tout en réduisant leur durée et leurs coûts.
« C’est extrêmement stimulant pour la génétique, domaine où ces nouveaux outils sont omniprésents. » C’est également une formidable opportunité d’approfondir nos connaissances et de percer les secrets de notre code génétique. Si les technologies d’écriture et de lecture de l’ADN ont connu des progrès considérables ces dernières années, l’élargissement du spectre des organismes sur lesquels nous pouvons mener des expériences génétiques à grande échelle sera possible grâce à la combinaison de ces technologies avec les capacités de séquençage de l’ADN, explique Daryl Gohl, co-auteur de l’étude et professeur adjoint au Laboratoire d’innovation du Centre de génomique et au Département de génétique, de biologie cellulaire et de développement de l’Université du Minnesota.
Applications multifonctionnelles
Cette technologie pourrait servir non seulement d'outil pour les expériences génétiques, mais aussi à prévenir l'extinction de nombreuses espèces grâce à la cryoconservation, une méthode dont l'efficacité a été démontrée lors de la congélation à très basse température. « Ce robot d'injecter des nanoparticules dans les cellules et les tissus, ce qui contribue à leur préservation et facilite leur récupération lors du réchauffement », a expliqué Kodandaramaiah.
De plus, d'autres membres de l'équipe ont proposé des idées concernant d'autres applications de cette technologie de pointe, qui pourraient s'avérer encore plus pertinentes. Les possibilités technologiques pourraient être encore améliorées grâce à la possibilité d'implanter les embryons un par un par fécondation in vitro, afin de réduire les risques de complications. Cette technique pourrait être mise en œuvre sous la direction d'Andrew Alegria, co-auteur de l'article et assistant de recherche en génie mécanique au Laboratoire de biodétection et de biorobotique de l'Université du Minnesota.
Outre les cofondateurs, l'équipe comprenait des chercheurs de la Faculté des sciences et de l'ingénierie et du Laboratoire d'innovation du Centre de génomique de l'Université du Minnesota. Lors du dernier tournoi, notre équipe a remporté le concours de biotechnologie « Walleye Tank » de l'Université. Les participants à l'événement bénéficieront d'une formation en commerce et marketing et auront l'occasion de célébrer les réussites d'entreprises établies et en devenir dans les secteurs médical et des sciences de la vie.
