La compétition iGEM est un événement annuel consacré à la biologie de synthèse qui s’adresse à des groupes d’étudiants du monde entier en enseignement secondaire ou tertiaire (premier et deuxième cycles). Des équipes pluridisciplinaires travaillent ensemble pour concevoir et développer un nouveau système de test, puis viennent présenter leurs travaux devant un jury lors du Grand Jamboree. Cette compétition vise à promouvoir des avancées en biologie de synthèse qui contribueront à résoudre certains des problèmes actuels concernant l’environnement, la société et la santé humaine.

L’un des principaux sujets étudiés par l’équipe de la TU_BS pour l’iGEM 2023 est le risque de toxicité associé aux traitements à base de lithium. Il s’agit de thymorégulateurs hautement efficaces qui sont couramment utilisés pour traiter certaines maladies psychiques telles que le trouble bipolaire. Or le lithium peut être toxique en concentration plus élevée dans l’organisme, d’où l’importance de surveiller régulièrement son taux dans le sang. Aujourd’hui, ces tests doivent malheureusement être réalisés en service de soins par un personnel médical dûment formé, avec à la clé des délais parfois prolongés avant de pouvoir obtenir les résultats du laboratoire. On comprend aisément que les visites à l’hôpital et tests sanguins fréquents puissent être peu pratiques et désagréables pour les patients mais il n’existe aucune autre option de surveillance pour le moment.

C’est cette absence de tests alternatifs qui a motivé des étudiants de la TU_BS à lancer leur nouveau projet – Li+onSwitch – comme l’explique Daniel, l’un des membres de l’équipe iGEM de l’année dernière : « À l’heure actuelle, environ 2,5 millions de personnes souffrent du trouble bipolaire en Allemagne.1 S’il existe des médicaments pour aider les personnes atteintes, certains d’entre eux – comme le traitement au lithium – pourraient occasionner des effets indésirables. Nous nous sommes rendu compte qu’il était urgent de trouver un autotest fiable réalisable à domicile, qui garantirait un dépistage précoce et la prévention de la toxicité sans passer par l’hôpital. »

L’équipe a utilisé un riboswitch Li+ récemment découvert pour développer un système rapporteur solide dans E. coli, qui pourrait déterminer de manière fiable le taux de lithium dans des échantillons de sang ou de salive. L’équipe a reçu trois pipeteurs sérologiques PIPETBOY acu 2 directement de la part d’INTEGRA en juin 2023, qu’elle a immédiatement commencé à utiliser pour accélérer diverses tâches de manipulation de liquides impliquées dans la culture bactérienne. Et Daniel de poursuivre : « Une grande part de nos travaux consistait à concevoir nos propres constructions plasmidiques et à tester de potentiels systèmes rapporteurs, donc nous avons énormément travaillé avec des cultures liquides. Nous avons été absolument enchantés de recevoir ces pipeteurs PIPETBOY d’INTEGRA, qui sont rapidement devenus des outils indispensables au quotidien pour notre laboratoire car ils accélèrent nettement les protocoles de pipetage répétitifs. Il en résulte une meilleure productivité pour notre laboratoire et plus de temps libre pour d’autres aspects de notre recherche. Grâce à leur extrême précision, ces instruments nous ont aussi aidés à améliorer la reproductibilité et l’uniformité de nos nombreuses tâches de manipulation de liquides manuelles. »

Les trois pipeteurs ont été répartis dans différentes zones du laboratoire, notamment la hotte, pour être toujours prêts à l’emploi à chaque tâche spécifique. Cela nous a aussi permis d’éviter les contaminations croisées, ce qui est crucial pour garantir l’exactitude de nos résultats. Un autre atout indéniable des pipeteurs PIPETBOY est leur poids réduit et leur conception ergonomique, qui rendent les nombreuses heures de pipetage bien plus confortables et plaisantes pour ce groupe d’étudiants motivés. « Avant, nous devions souvent pipeter le milieu de culture LB depuis la solution mère en multiples parties aliquotes individuelles de 3-5 ml, ce qui est une tâche fastidieuse et source d’erreurs. Grâce aux pipeteurs PIPETBOY, nous pouvons aspirer en une fois tout le volume de milieu requis, puis le distribuer dans des tubes distincts plutôt que de transférer minutieusement le liquide de la solution mère vers les récipients cibles un par un. Résultat : nous avons gagné énormément de temps au fur et à mesure, tout en réduisant la fatigue ressentie au niveau des mains et des poignets après des heures de pipetage manuel », déclare Daniel.

« Pour adapter un système de test du lithium à l’usage domestique, il ne doit contenir aucun micro-organisme. Notre objectif final a donc toujours été de développer un système d'expression génique totalement acellulaire qui fonctionnerait encore en dehors d'un hôte bactérien. Ce projet initial a été un succès en tant que validation de principe et nous espérons qu’il suscitera de l’intérêt pour cette application à court terme », conclut Daniel. Le Grand Jamboree de l’IGEM s’est déroulé du 2 au 5 novembre à Paris et l’équipe de la TU_BS a reçu le titre de « Best Diagnostics Project, Overgrad », ainsi que la médaille d’or. Elle a également été classée dans les 10 premières équipes de troisième cycle et a été nominée pour le prix « New Composite Part, Overgrad ». Autant d’exploits qui témoignent de la diligence de cette équipe au cours des derniers mois.

Références

1. Deutsche Gesellschaft für bipolare Störungen e.V. (DGBS). (2023, April 19). dgbs.de. dgbs.de/bipolare-stoerung/verlauf