CA2416756A1 - Dispositif pour l'amplification en chaine thermo-dependante de sequences d'acides nucleiques cibles - Google Patents

Dispositif pour l'amplification en chaine thermo-dependante de sequences d'acides nucleiques cibles Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif pour l'amplification de séquenc es nucléiques cibles, des cartouches réactionnelles utilisables dans ce dispositif, et des modes d'utilisation de ce dispositif.

Claims (47)

1. Cartouche réactionnelle comportant plusieurs chambres réactionnelles (13) et au moins un réservoir (11) et présentant les caractéristiques suivantes :
- chaque chambre réactionnelle est reliée au réservoir par un canal (12) ayant une section droite comprise dans un cercle de diamètre inférieur à 3 mm, - la capacité du réservoir est inférieure à 10 ml, - la disposition des chambres réactionnelles et des canaux par rapport au réservoir permet de répartir un fluide de façon homogène dans les chambres réactionnelles, à partir du réservoir.
2. Cartouche selon la revendication 1, dans laquelle le diamètre des canaux (12) est inférieur ou égal à 0,2 mm.
3. Cartouche selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la capacité du réservoir (11) est comprise entre 0,1 mi et 1 ml.
4. Cartouche selon les revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend entre 20 et 500 chambres réactionnelles.
5. Cartouche selon les revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le volume des chambres réactionnelles est compris entre 0,2 et 50 µl, de préférence entre 1 et 10 µl.
6. Cartouche selon les revendications 1 à 5, dans laquelle la jonction entre les canaux (12) et le réservoir (11) se fait à la périphérie du réservoir, et le fond dudit réservoir est incliné et/ou convexe, de façon à assurer la répartition d'un fluide contenu dans le réservoir au niveau de l'entrée des canaux.
7. Cartouche selon les revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle possède une géométrie de révolution, dans laquelle le réservoir (11 ) est placé sensiblement au centre de ladite cartouche, les chambres réactionnelles (13) sont réparties en cercle autour dudit réservoir, et les canaux (12) reliant ledit réservoir aux dites chambres sont essentiellement radiaux.
8. Cartouche selon la revendication 7, dans laquelle le fond du réservoir (11) est conique.
9. Cartouche selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle les chambres réactionnelles (13) sont placées à la périphérie de ladite cartouche.
10. Cartouche selon les revendications 7 à 9, présentant un diamètre compris entre 1 et 10 cm.
11. Cartouche selon les revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle possède une géométrie de translation, dans laquelle le réservoir (11) est placé sur un côté de ladite cartouche, les chambres réactionnelles (13) sont alignées de l'autre côté de la cartouche, et ies canaux (12) reliant ledit réservoir aux dites chambres sont essentiellement parallèles les uns aux autres.
12. Cartouche selon la revendication 11, dans laquelle le fond du réservoir (11) est un plan incliné.
13. Cartouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle le réservoir (11) est divisé en 2 à 8 sous-réservoirs (111 à

118), et chacune des chambres réactionnelles (13) est reliée à un seul de ces sous-réservoirs par un canal (12).
14. Cartouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans laquelle !es chambres réactionnelles présentent une profondeur comprise entre 0,5 et 1,5 mm.
15. Cartouche selon ('une quelconque des revendications 1 à 14, caractërisée en ce qu'elle est en matière plastique, et de préférence en polycarbonate.
16. Cartouche selon !'une quelconque des revendications 1 à 15, dont l'épaisseur est comprise entre 0,5 et 5 mm.
17. Cartouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 1G, dans laquelle le plancher des chambres réactionnelles {13) présente une épaisseur comprise entre 0,05 et 0,5 mm, de préférence environ 0,25 mm.
18. Cartouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans laquelle les chambres réactionnelles (13) sont fermées par une paroi supérieure transparente (17).
19. Cartouche selon ('une quelconque des revendications 1 à 18, dans laquelle les chambres réactionnelles (13) sont pourvues d'évents (14).
20. Cartouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, dans laquelle les chambres réactionnelles (13) sont closes.
21. Cartouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, dans laquelle le réservoir (11) comporte une ouverture adaptable à des moyens (4) de modulation de la pression dans ledit réservoir.
22. Cartouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, dans laquelle chaque canal (12) est constitué d'au moins deux parties de diamètres différents (121 et 122), le diamètre de la deuxième partie (122) étant inférieur à celui de la première partie (121), de façon à
créer une perte de charge dans le canal (12).
23. Cartouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, caractérisée en ce que chaque canal (12) est équipé d'une cavité
anti-reflux (123) au niveau de sa jonction avec le réservoir (11), ladite cavité anti-reflux étant constituée d'une portion de canal sensiblement verticale, d'un diamètre supérieur ou égal à celui du canal (12).
24. Cartouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, dans laquelle une partie au moins des chambres réactionnelles (13) comporte des oligonucléotides.
25. Cartouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, dans laquelle chacune des chambres réactionnelles (13) comporte deux amorces spécifiques d'une séquence d'acide nucléique à amplifier et, facultativement, une sonde marquée spécifique de ladite séquence.
26. Cartouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 25, dans laquelle au moins une partie des chambres réactionnelles (13) comportent des réactifs qui y ont été chargés par dépôt liquide suivi d'un séchage, de telle sorte que l'arrivée d'un fluide dans lesdites chambres réactionnelles remette lesdits réactifs en solution.
27. Dispositif pour effectuer des réactions enzymatiques et/ou de biologie moléculaire nécessitant au moins deux températures d'incubation différentes, caractérisé en ce qu'il comprend:
- au moins une cartouche (1) présentant une pluralité de chambres réactionnelles (13) et un réservoir (11), lesdites chambres réactionnelles étant reliées au réservoir par des canaux (12);

- au moins une platine de chauffage (2) présentant au moins deux zones distinctes pouvant être portées à au moins deux températures différentes;

- des moyens (3) de déplacement relatif entre ladite cartouche et ladite platine, permettant une variation cyclique de la température des chambres réactionnelles.
28. Dispositif selon la revendication 27, dans lequel la réaction enzymatique est une amplification en chaîne thermo-dépendante de séquences d'acides nucléiques, et dans lequel les zones de la platine de chauffage (2) peuvent être portées à au moins deux températures différentes, correspondant aux phases des cycles d'amplification desdits acides nucléiques.
29. Dispositif selon la revendication 28, caractérisé en ce que:
- des amorces spécifiques de séquences cibles à amplifier sont pré-réparties dans les chambres réactionnelles (13), - le réservoir (11) est destiné à recevoir un fluide composé
notamment d'un échantillon d'acides nucléiques à analyser et des réactifs nécessaires à une réaction d'amplification en chaîne par polymérase, à l'exception des amorces, la platine de chauffage (2) présente trois zones distinctes pouvant être portées à trois températures différentes, correspondant aux trois phases des cycles d'amplification en chaîne par polymérase.
30. Dispositif selon la revendication 28 ou 29, pour l'amplification en chaîne thermo-dépendante de séquences d'acides nucléiques mesurée en temps réel, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens optiques (5) d'excitation / mesure de la fluorescence, disposés de manière à exciter et mesurer à chaque cycle la fluorescence du contenu des chambres réactionnelles.
31. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 27 à 30, dans lequel la cartouche (1) est une cartouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 26.
32. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 27 à 31, dans lequel les zones distinctes de chauffage de la platine (2) sont réparties selon au moins deux ou trois portions de disque.
33. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 27 à 32, dans lequel ladite platine de chauffage (2) est fixe et ladite cartouche (1) est mue grâce aux dits moyens de déplacement (3).
34. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 27 à 32, dans lequel ladite cartouche (1 ) est fixe et ladite platine de chauffage (2) est mue grâce aux dits moyens de déplacement (3).
35. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 27 à 34, dans lequel lesdits moyens de déplacement (3) autorisent la mise en rotation de ladite cartouche (1) et/ou de ladite platine de chauffage (2).
36. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 27 à 35, dans lequel la cartouche (1) est en contact direct avec la platine chauffante (2).
37. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 27 à 36, dans lequel la platine (2) est pourvue d'un revêtement favorisant le déplacement relatif entre ladite cartouche (1) et ladite platine (2).
38. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 27 à 37, dans lequel la platine chauffante (2) comporte deux ou trois thermoblocs distincts (21, 22 et le cas échéant, 23) reliés à des moyens de programmation de leur température.
39. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 27 à 38, dans lequel la cartouche (1) présente sur le dessous une partie saillante centrale (181) comportant une encoche (182), et les moyens de déplacement (3) incluent au moins un taquet (32) coopérant avec ladite encoche (182) pour inculquer à ladite cartouche (1) un mouvement rotatif.
40. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 27 à 39, comportant des moyens optiques (5) d'excitation / mesure de la fluorescence disposés au-dessus ou sur le côté de la cartouche.
41. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 27 à 40, comportant en outre des moyens (4) permettant d'amener le fluide présent dans le réservoir (11) dans les chambres réactionnelles (13).
42. Dispositif selon la revendication 41, dans lequel lesdits moyens d'amenée (4) incluent un dispositif à piston (41), et le fluide est amené dans les chambres réactionnelles par une augmentation de pression.
43. Dispositif selon la revendication 41, dans lequel lesdits moyens d'amenée (4) incluent une pompe (41), et le fluide est amené dans les chambres réactionnelles par un rétablissement de la pression après l'établissement d'une dépression.
44. Dispositif selon la revendication 43, dans lequel les chambres réactionnelles (13) de la cartouche (1) sont closes.
45. Procédé d'amplification d'acide nucléique grâce à un dispositif selon l'une quelconque des revendications 27 à 44, comportant les étapes suivantes:
- remplir au moins partiellement le réservoir (11) avec un fluide contenant un échantillon d'acides nucléiques à analyser, ainsi que tout le nécessaire à une réaction d'amplification à l'exception des amorces et, le cas échéant, un intercalant fluorescent des acides nucléiques ;
- répartir ledit fluide dans les chambres réactionnelles (13) de la cartouche (1), dans lesquelles sont prédéposées des amorces et, le cas échéant, une ou plusieurs sondes marquées ;
- mettre en oeuvre les moyens (3) de déplacement relatif entre la cartouche et la platine chauffante pour amener successivement et autant de fois que désiré le contenu de chaque chambre réactionnelle aux deux, trois ou davantage températures définies par les deux, trois ou davantage zones de ladite platine de chauffage (2).
46. Procédé d'amplification selon la revendication 45, dans lequel l'étape de répartition du fluide dans les chambres réactionnelles (13) est effectuée en appliquant une dépression à l'intérieur de la cartouche, puis en rétablissant la pression.
47. Procédé de remplissage en système clos des chambres réactionnelles (13) d'une cartouche (1) selon la revendication 21, comportant les étapes suivantes :
- remplir au moins partiellement le réservoir (11) avec un fluide, - connecter 1a cartouche (1) aux moyens (4) de modulation de la pression, - appliquer une dépression à l'intérieur de la cartouche, puis rétablir la pression.
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