Towards democratization of nucleic acid detection
Vers la démocratisation de la détection des acides nucléiques
par Guy AIDELBERG sous la direction de Ariel LINDNER
Thèse de doctorat en Sciences du vivant appliquées, biotechnologie et ingénierie des biosystèmes moléculaires
ED 474 Frontières de l'Innovation en Recherche et Education

Soutenue le lundi 08 mars 2021 à Université Paris Cité

Sujets
  • Acides nucléiques
  • Génétique
  • Sciences -- Étude et enseignement
  • Vulgarisation

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Mots clés
Education, ADN, OGM, Open-Source, LAMP, SARS-CoV-2, COVID-19
Resumé
L'objectif de ce projet était de comprendre comment démocratiser la détection des acides nucléiques et comment l'exploiter pour la science et l'éducation des citoyens. Permettre à quiconque, où à n'importe quel endroit, de faire et de comprendre la détection génétique, simplement, rapidement et à moindre coût, et de démystifier, habiliter, éduquer et inspirer. Ce travail interdisciplinaire a à la fois utilisé et développé de nouveaux outils à l'intersection de la biologie moléculaire, des sciences citoyennes, ouverte et de l'apprentissage. Nous avons testé de nouvelles techniques à haut débit, à faible volume et multiparamétriques, pour développer et optimiser des tests d'amplification d'acides nucléiques isothermes fluorescents, qui sont non seulement rapides, sensibles et spécifiques, mais aussi robustes. Nous avons créé un protocole d'extraction d'ADN en 5 minutes qui ne nécessite que de l'eau. La détection se fait à l'aide de notre détecteur de fluorescence ultra abordable (<2 dollars), facile à construire et ouvert. Rendre la recherche d'un fragment spécifique d'ADN/ARN plus accessible en réduisant le coût des réactions et de l'instrumentation d'au moins un ordre de grandeur et en réduisant de moitié la durée des expériences par rapport à la PCR traditionnelle. En outre, elle est simplifiée, de sorte que même le public non formé (de 5 à 85 ans) peut détecter et voir un gène de ses propres yeux. L'heure d'incubation permet une discussion, un apprentissage et un débat plus approfondis. Le premier cas d'utilisation est la détection des OGM dans les denrées alimentaires et les plantes. Tout cela a été regroupé dans un atelier/laboratoire ouvert et modulaire qui a été adapté à différents publics. L'atelier a été organisé plus de 25 fois dans 5 pays (France, Royaume-Uni, Suisse, États-Unis, Espagne), par plus de 400 personnes, dont la moitié étaient des élèves allant du collège à la première année de licence en région parisienne, et l'autre moitié des groupes divers tels que des chercheurs, des biohackers et des makers, et le grand public. Les questionnaires pré/post atelier ont montré une amélioration significative de la compréhension, de l'empowerment et de la motivation des participants. Preuve de la généralité de cette approche pendant la pandémie de COVID, ces méthodologies et les leçons apprises ont été appliquées à la détection du SRAS-CoV-2 de manière ouverte et en collaboration avec des partenaires du monde entier. L'accent a été mis en particulier sur les solutions pour les environnements à faibles ressources, qui pourraient ne pas avoir accès aux infrastructures et à des chaînes du froid solides. Nous pensons que c'est une étape importante pour rendre les acides nucléiques accessibles à un public plus large, de manière ouverte et participative, en apprenant par la pratique. Cette puissante méthodologie pourrait être utilisée pour toute une série d'autres cibles telles que l'interrogation de la nourriture que nous mangeons ou la recherche d'espèces menacées, envahissantes ou pathogènes.