Dans cette interview, Sheela Muley, chef de produit chez Molecular Devices, et le Dr Sushmita Sudarshan, scientifique d'application en développement d'essais chez Molecular Devices, parlent d'approches innovantes de la recherche sur le microbiome, en mettant l'accent sur l'automatisation des flux de travail anaérobies. Ils expliquent comment les outils de nouvelle génération contribuent à libérer la majorité non cultivée du microbiome et à rationaliser le dépistage microbien de nouveaux traitements.
Sommaire
Pouvez-vous s'il vous plaît vous présenter ainsi que vos rôles chez Molecular Devices ?
Muley : Je m'appelle Sheela Muley, chef de produit chez Biopharma chez Molecular Devices. Dans le cadre de mon rôle, je supervise le développement et la commercialisation de plateformes de criblage de clones microbiens et mammifères.
DocteurSudarshan : Je m'appelle Sushmita Sudarshan, scientifique d'application en développement d'essais chez Molecular Devices. Je travaille à la traduction des flux de travail microbiens en solutions automatisées, en me concentrant particulièrement sur les applications à haut débit et anaérobies.
Pourquoi le microbiome est-il actuellement une frontière de recherche si importante ?
Muley : Le microbiome est un influenceur clé de notre système immunitaire, de notre métabolisme et même de notre humeur et de notre santé neurologique. Nous avons des milliards de microbes dans notre corps, et ils codent pour bien plus de gènes que notre génome humain. Ainsi, comprendre cette communauté et la convertir en thérapeutique présente un énorme potentiel.
Nous savons également qu’environ un tiers seulement des espèces microbiennes intestinales sont aujourd’hui cultivables, ce qui signifie que 60 à 70 % restent incultes. Cette lacune entraîne le besoin de nouvelles technologies et de nouveaux flux de travail.
Nous ne connaissons qu’environ 30 à 40 % de notre microbiome… alors comment parvenir à ces 100 % de cette diversité inculte et inexplorable ?
Dr Muley, chef de produit chez Biopharma chez Molecular Devices
Ainsi, le microbiome n’est pas seulement descriptif ; c'est réalisable si nous développons les bons outils.
Quels sont les principaux défis des flux de travail du microbiome anaérobie ?
Muley : Un grand défi consiste à cultiver des espèces anaérobies strictes. L’intestin et de nombreux microbiomes environnementaux sont des habitats dépourvus ou pauvres en oxygène, et les flux de travail manuels à l’intérieur des chambres anaérobies sont lents, sujets aux erreurs et manquent de standardisation et de débit. La préservation de l’intégrité, de la stérilité et de la traçabilité des échantillons est essentielle.
L'écart fonctionnel ici va du génotype (NGS) au phénotype et à l'interaction, ce qui nécessite la culture, l'isolement, la sélection de colonies, etc.
Comment le système QPix FLEX contribue-t-il à relever ces défis ?
Muley : Nous avons développé notre plateforme de criblage microbien QPix FLEX pour automatiser l'étalement, le stries, la sélection de colonies, la sélection par frappe et la manipulation de liquides dans un format compact compatible avec les chambres anaérobies (hypoxiques).
Il comprend des fonctionnalités telles qu'une caméra d'imagerie couleur haute résolution pour la détection de la morphologie et des pigments, le suivi des codes-barres pour réduire les erreurs humaines, les modes de stérilisation (UV, bains à ultrasons, HEPA en option), la possibilité d'utiliser des embouts jetables et une disposition de pont conçue pour la flexibilité.
Nous avons pu récolter trois fois plus de colonies en une semaine… économisant ainsi un à trois jours de cueillette.
Dr Muley, chef de produit chez Biopharma chez Molecular Devices
En intégrant plusieurs étapes de flux de travail dans un seul instrument, nous réduisons l’encombrement de l’instrument, réduisons l’exposition des échantillons à l’oxygène, standardisons les protocoles et améliorons le débit.
Dr Sudarshan, pourriez-vous nous présenter certains des principaux processus automatisés de la plateforme et expliquer comment ils se traduisent en gain de temps ou en cohérence ?
DocteurSudarshan : Absolument. Les quatre processus fondamentaux sur lesquels nous insistons sont :
- Cueillette des colonies (basée sur la couleur et la morphologie)
- Étalage et stries (sur plaques de gélose, Omni‑Trays, boîtes de Pétri)
- Manipulation de liquides (via une tête de pipetage extensible à quatre canaux)
- Hit‑picking / Cherry‑picking (cartographie des colonies définies dans des plaques maîtresses)
Par exemple, notre imagerie couleur permet de regrouper les colonies en fonction de l'intensité RVB, aidant ainsi à différencier les souches pigmentées ou rapporteuses (par exemple, bleu ou blanc sur support X‑gal, ou différenciation des coliformes sur gélose ECC).
Ces étapes automatisées réduisent les étapes manuelles, réduisent les erreurs et garantissent une distribution de volume constante (validée via l'absorbance). Ils permettent également de sélectionner plus tôt des colonies plus petites, évitant ainsi la prolifération de contaminants. Cela se traduit par des jours de gain de temps et une augmentation du rendement et de la reproductibilité des colonies.
Comment le système maintient-il des flux de travail anaérobies et préserve-t-il l’intégrité des échantillons ?
DocteurSudarshan : Le système est spécialement conçu pour l’intégration anaérobie :
- Un encombrement compact lui permettant de s'adapter à l'intérieur de chambres anaérobies ou hypoxiques standard
- Il évite la stérilisation par la chaleur ou par compresseur, de sorte que les broches de prélèvement peuvent rester séchées à l'air (ou utiliser des embouts jetables) sans introduire d'oxygène ni de choc thermique dans les souches.
- Le système a été testé dans une chambre hypoxique avec 5 % d'hydrogène pendant 1,8 ans pour en vérifier la stabilité.
- L'automatisation réduit le nombre de fois où les plaques sont déplacées vers l'intérieur/extérieur de la chambre, réduisant ainsi l'exposition à l'air ambiant, le risque de contamination et le stress.
Ces choix de conception garantissent que nous automatisons les flux de travail microbiens tout en préservant la viabilité des microbes sensibles à l'oxygène et en améliorant la reproductibilité.
La classification par caméra couleur et morphologie des colonies semble puissante. Pourriez-vous expliquer comment cela fonctionne et pourquoi c'est important ?
DocteurSudarshan : Le système utilise une caméra couleur CMOS de 20 mégapixels associée à un logiciel intelligent pour générer des histogrammes RVB pour chaque image de colonie. Les colonies peuvent être classées en fonction de l'intensité de la couleur (canaux rouge, vert, bleu) et des paramètres morphologiques (compacité, rapport hauteur/largeur, diamètre).
Par exemple, une colonie bleue (LacZ positive) et une colonie blanche (LacZ négative) peuvent être séparées par leurs profils RVB. L'interface opérateur permet la sélection d'une colonie de référence et le regroupement automatique de colonies similaires. Le logiciel comprend des algorithmes de seuillage (par exemple, le seuil local Fensalke) pour une détection haute fidélité même sous un faible contraste.
Cela signifie que vous ne faites pas que choisir en fonction de la taille ou de l'emplacement, vous pouvez choisir en fonction du phénotype (pigment, marqueur d'expression), ce qui est essentiel pour les flux de travail du microbiome ou les souches modifiées.
Quelles méthodes génomiques recommandez-vous pour les isolats obtenus grâce à ces flux de travail à haut débit ?
Muley : Pour l’identification microbienne et l’analyse génomique, nous utilisons généralement le séquençage de l’ARNr 16S pour l’identification des isolats anaérobies au niveau de l’espèce. Pour les données fonctionnelles ou d'empreintes protéiques, MALDI‑TOF est utile (par exemple, pour l'identification des souches après l'isolement). Si vous souhaitez à la fois le génotype et la fonction, vous pouvez combiner le 16S (ou séquençage complet du génome) avec le MALDI-TOF ou des tests phénotypiques. La clé est de relier le génotype au phénotype de manière systématique et reproductible.
Regard vers l’avenir : Comment l’automatisation de la recherche sur le microbiome remodèle-t-elle l’avenir ?
DocteurSudarshan : L’automatisation permet aux laboratoires de toutes tailles, et pas seulement aux grandes sociétés pharmaceutiques, de participer de manière significative à la culture du microbiome.
En remplaçant les flux de travail manuels, sujets aux erreurs, par des flux de travail automatisés et traçables, nous permettons d’exploiter la majorité inculte, d’accélérer la découverte des probiotiques et de traduire le microbiome en thérapies de nouvelle génération.
Muley : En effet, la prochaine avancée dans des maladies comme la maladie d’Alzheimer, la dépression ou les maladies cardiovasculaires pourrait venir du microbiome. Mais cela nécessite des flux de travail robustes et une automatisation pour faire évoluer la découverte. Nous espérons voir l’automatisation devenir une infrastructure plutôt qu’un luxe, facilitant ainsi une science plus rapide et reproductible dans l’industrie et le monde universitaire.
Enfin, quels conseils donneriez-vous aux chercheurs qui se lancent dans le dépistage du microbiome anaérobie ?
Muley : Commencez par réfléchir au flux de travail complet : prélèvement d’échantillons (et maintien de l’environnement anaérobie), placage, isolement, prélèvement des colonies, suivi et analyse. Si votre instrument ou flux de travail ne résout qu’une seule étape, vous risquez des goulots d’étranglement ailleurs.
DocteurSudarshan : Donnez la priorité à la stérilité, à la traçabilité et à l’automatisation dès le début. Utilisez les codes-barres, l'imagerie et le suivi intégré pour ne pas vous contenter de sélectionner des colonies, mais aussi pour créer des ensembles de données reproductibles. Et n'attendez pas pour prélever de grandes colonies, l'imagerie automatisée permet une sélection plus précoce, ce qui permet de gagner du temps et de réduire le risque de contamination.
À propos des personnes interrogées
Sheela Muley
Sheela Muley est chef de produit biopharmaceutique chez Molecular Devices, où elle dirige le portefeuille de criblage de clones microbiens et mammifères. Avec plus de 20 ans d'expérience dans les sciences de la vie
instrumentation, criblage à haut débit et commercialisation de tests, Sheela Muley a supervisé des initiatives de produits couvrant les plates-formes analytiques et les flux de travail de criblage cellulaire.
Elle est titulaire d'un doctorat dans une discipline pertinente des sciences de la vie (institution spécifique non publique). Son expertise englobe l'automatisation, la validation des instruments et la traduction des technologies en évolution en outils scientifiques prêts à être commercialisés. Elle présente régulièrement les tendances émergentes telles que la culture du microbiome et les flux de travail d'automatisation anaérobie.
Dr Sushmita Sudarshan
Le Dr Sushmita Sudarshan est scientifique d'application en développement d'analyses chez Molecular Devices, spécialisée dans la recherche microbienne, l'automatisation des analyses et l'instrumentation de laboratoire. Elle a obtenu son doctorat en biologie moléculaire de l'Université du Texas à Dallas.
Avec plus d'une décennie d'expérience dans des laboratoires universitaires et industriels, elle a développé et validé des flux de travail microbiens automatisés, notamment l'intégration de l'imagerie à haut contenu, la sélection de colonies et l'analyse traçable. Son travail soutient les applications de biologie bactérienne, anaérobie et synthétique dans la recherche et le développement thérapeutique.
À propos de Molecular Devices UK Ltd.
Molecular Devices est l'un des principaux fournisseurs mondiaux de systèmes de mesure bioanalytique, de logiciels et de consommables hautes performances pour la recherche en sciences de la vie, le développement pharmaceutique et biothérapeutique. Un large portefeuille de produits comprend des plates-formes de criblage à haut débit, d'analyse génomique et cellulaire, de sélection de colonies et de détection de microplaques. Ces produits de pointe permettent aux scientifiques d’améliorer leur productivité et leur efficacité, accélérant ainsi la recherche et la découverte de nouveaux traitements. Molecular Devices s'engage à développer continuellement des solutions innovantes pour les applications des sciences de la vie. La société a son siège social à Silicon Valley, en Californie, et possède des bureaux dans le monde entier. Pour plus d’informations, veuillez visiter www.moleculardevices.com.
