Labos de recherche, tremplin pour start-up : 4 pépites qui accélèrent le travail des chercheurs

Avec Pollen Metrology, l’IA des labos associe intelligence métier et traitement des données

« La création de Pollen Metrology avait tout d’un coup de poker », résume Johann Foucher, le fondateur et directeur général de la start-up grenobloise. En 2014, cet ancien chercheur en nanométrologie au CEA-Leti décide de démissionner pour se lancer dans l’entrepreneuriat. Sa conviction ? Que la recherche, notamment dans la chimie et les semi-conducteurs, puisse être accélérée au moyen d’une technologie à l’époque en plein essor : l’intelligence artificielle.

Pour Johann Foucher, le déclic s’est produit en 2008, lorsqu’il est parti travailler aux États-Unis dans le cadre d’un projet sur la métrologie des semi-conducteurs associant le CEA-Leti et IBM. Il a développé l’idée d’une plate-forme logicielle intégrant une librairie d’algorithmes de traitement de données enrichie des paramètres des process. Son objectif : accélérer au minimum par cinq l’analyse des échantillons et garantir la répétabilité des procédés. Les premières versions du logiciel ont vite convaincu les labos. Dès 2015, le Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE) l’adopte pour sa plate-forme dédiée aux nanomatériaux. Pollen Metrology va poursuivre son développement dans la recherche, tout en ciblant de nouveaux clients industriels. 

Millidrop met la microfluidique au service de la microbiologie haut débit

Pour accélérer par 1 000 l’analyse d’échantillons microbiologiques, Millidrop miniaturise les cultures cellulaires à l’échelle d’une minuscule goutte d’eau. Commercialisé depuis 2017, son analyseur à très haut débit prépare et manipule des échantillons allant d’une centaine de nanolitres à quelques picolitres. À l’œuvre, des techniques de microfluidique que les quatre ingénieurs fondateurs de la société ont acquises au sein du Laboratoire colloïdes et matériaux divisés de l’École supérieure de physique et de chimie industrielles (ESPCI) de Paris. Les gouttelettes d’échantillon sont formées à partir d’un tube ou d’une microplaque et aspirées dans un capillaire menant à l’intérieur de l’analyseur. Chaque goutte est isolée par une bulle d’air, ce qui exclut tout risque de contamination ou d’évaporation.

« Il s’agit d’une avancée importante par rapport aux solutions robotisées utilisées dans les techniques d’analyse haut débit actuelles, explique Laurent Boitard, le chief operating officer et cofondateur de la société. Ces systèmes ne peuvent pas manipuler des échantillons d’un volume inférieur au microlitre sans se heurter au phénomène d’évaporation, relativement rapide à ce niveau, et aux effets de surface. » Le changement d’échelle est impressionnant : si les automates atteignent une cadence d’un test par seconde, l’analyseur de Millidrop est capable de produire près de 1 000 échantillons par seconde, incubés directement dans la machine grâce à une enceinte à température contrôlée. Les gouttes passent une à une et dans l’ordre devant des modules de lecture en fluorescence et en diffusion de lumière. De quoi détecter l’évolution des micro-organismes et des molécules exprimées par ceux-ci. «L’équipement effectue une analyse en continu. Chaque goutte est analysée, mettant ainsi en évidence des cinétiques de croissance », souligne Laurent Boitard.

Plusieurs modules peuvent compléter l’analyseur : un système d’injection pour ajouter un composé – un antibiotique par exemple – dans les gouttes pendant l’incubation. Les gouttes d’intérêt peuvent être récupérées sur une plaque pour poursuivre l’analyse. La technologie a séduit le laboratoire allemand Plant microbe interactions (PMI) de l’Institut Max Planck, qui étudie des alternatives aux intrants chimiques en jouant sur les communautés bactériennes des plantes. L’université de Wageningue, aux Pays-Bas, s’est également dotée d’une machine pour suivre la croissance de populations bactériennes. D’ici à la fin de l’année, Millidrop commercialisera une nouvelle version de son analyseur, muni d’un système microfluidique plus robuste et d’un nouveau logiciel de visualisation des résultats. 

Imagene facilite la conservation de l’ADN

C’est en se penchant sur des travaux d’archéogénéticiens qui ont montré, à la fin des années 1990, que l’ADN pouvait se conserver sous certaines conditions dans des fossiles, que Sophie Tuffet, la cofondatrice d’Imagene, a inventé un nouveau moyen de préservation du matériel génétique. L’objectif : trouver une alternative à la cryoconservation, qui nécessite de placer l’échantillon à - 80 °C. « Elle est coûteuse en équipement et en énergie, volumineuse et difficilement automatisable », estime cette docteure en biologie moléculaire. Sophie Tuffet est partie du principe que l’ADN et l’ARN peuvent se conserver à température ambiante s’ils sont totalement préservés de l’eau, de l’oxygène et de la lumière. En épluchant les publications – habitude héritée de son parcours de chercheuse –, elle s’est rendu compte que des éléments de la solution se trouvaient déjà sur étagère.

C’est le cas de cette capsule inoxydable et parfaitement hermétique conçue par l’industrie automobile pour conserver la poudre des airbags et de cette méthode de déshydratation utilisée par le spatial. Imagene s’en est inspiré. Après une première dessiccation par le vide, les échantillons d’ADN sont placés dans la station d’encapsulation, où règne une atmosphère composée d’argon (90 %) et d’hélium (10 %). C’est un milieu extrêmement sec, avec moins de 1 ppm d’eau et 0,1 ppm d’oxygène, qui parvient à arracher les molécules d’eau restantes à l’échantillon. La capsule est ensuite marquée et soudée au laser. Un poinçon permet au chercheur d’ouvrir la capsule dans son laboratoire. La technologie d’Imagene participe à la recherche sur le Covid-19 en facilitant la conservation d’échantillons de référence de l’ARN des variants du SARS-CoV-2. La société est également sollicitée pour travailler sur le stockage d’information sur ADN.