Arpenteur des réseaux neuronaux
Maxwell Biosystems développe des plateformes de microélectrodes utilisées dans l'industrie pharmaceutique pour les tests électrophysiologiques des cellules nerveuses. La jeune entreprise a reçu un capital de départ de CHF 130'000 de l'initiative de soutien Venture Kick.
Le siège social de Maxwell Biosystems est bien caché dans un bâtiment de laboratoire anciennement utilisé par Syngenta à Bâle, à un jet de pierre du Département des systèmes biologiques de l'ETH Zurich (D-BSSE). La plupart des pièces sont encore vides. Mais au troisième étage, au bout d'un long couloir, un air de fondateur flotte déjà dans un laboratoire spacieux. La jeune entreprise ne s'est installée ici qu'en février, après qu'Urs Frey et Jan Müller, deux anciens doctorants en électrotechnique de l'ETH Zurich, Michele Fiscella, un biotechnologue du D-BSSE, et Marie Obien, une neuroscientifique, ont fondé Maxwell Biosystems en septembre 2016.
Depuis, deux autres collaborateurs ont été recrutés et un premier produit a été lancé sur le marché : "MaxOne", une plate-forme de microélectrodes pour l'analyse électrophysiologique des cellules. Le cœur du système est une micropuce qui permet de mesurer la fonctionnalité des cellules nerveuses. Par exemple, pour savoir comment elles réagissent à l'ajout d'un certain principe actif. Pour ce faire, soit des coupes de cerveau ultrafines d'animaux de laboratoire sont placées sur la puce, soit une solution de cellules est pipetée sur la puce et ensuite incubée pendant plusieurs jours. Un logiciel spécial permet de visualiser l'activité des cellules. Et ce, avec une résolution impressionnante : "Traditionnellement, de telles mesures étaient effectuées avec 64 points de mesure, ce qui permettait de calculer une moyenne", raconte le CEO Urs Frey. "Notre système a en revanche 26 400 points de mesure. La résolution environ 1000 fois plus élevée ouvre de nouvelles possibilités aux biologistes et aux neuroscientifiques : Par exemple, elle permet de suivre et de visualiser la propagation des potentiels d'action à travers les axones, des fragments de cellules nerveuses. Les experts obtiennent ainsi des informations supplémentaires sur la manière dont les cellules nerveuses réagissent à certaines substances actives.
Savoir-faire du groupe Hierlemann
"MaxOne" est le fruit de plusieurs années de recherche et de développement. Frey a travaillé comme doctorant dans le groupe du professeur de l'ETH Andreas Hierlemann, puis comme chef de groupe à l'institut RIKEN à Kobe, au Japon. Hierlemann est un pionnier dans le développement de systèmes de microcapteurs chimiques et biologiques basés sur des semi-conducteurs. Hierlemann et Frey ont montré dans plusieurs publications que les plates-formes microélectroniques qu'ils ont développées sont idéales pour mieux comprendre aussi bien la fonction des cellules nerveuses individuelles que celle des réseaux neuronaux. "Il est arrivé un moment où nous avons décidé de commercialiser le système", raconte Frey.
Les fondateurs ont injecté eux-mêmes le capital de départ de l'entreprise. De plus, ils ont d'abord reçu 30 000 francs du concours de start-up "Venture Kick" et viennent de recevoir 100 000 francs supplémentaires. La Commission pour la technologie et l'innovation de la Confédération suisse (CTI) les a aidés à élaborer un plan d'affaires et l'équipe a commencé à mettre en place une structure de production et de distribution. La puce est aujourd'hui fabriquée par un producteur allemand en Malaisie, le circuit imprimé provient de Chine et l'assemblage des composants est assuré par un partenaire japonais. Ensuite, la plate-forme microélectronique est encore fonctionnalisée et testée dans le laboratoire de Bâle. Au cours des derniers mois, le spin-off a livré une poignée d'appareils à des universités et des instituts de recherche en Europe ; ils sont également utilisés à l'ETH. "Nous avons de nombreux intéressés, mais certains hésitent encore à dépenser plusieurs dizaines de milliers de francs pour un système derrière lequel se trouve une jeune entreprise", explique Frey. C'est pourquoi son équipe investit actuellement beaucoup de temps pour se rendre à des conférences scientifiques et chez des clients potentiels afin de faire la démonstration de "MaxOne" avec des échantillons de cellules nerveuses provenant des laboratoires concernés.
Dans le sillage du boom des cellules souches
Frey est convaincu que son équipe arrive sur le marché avec le bon produit au bon moment. La demande d'analyses neuronales pertinentes est actuellement stimulée par le développement et la diffusion rapides des cellules souches pluripotentes induites (cellules iPS) dans la science et l'industrie pharmaceutique. Les IPS sont obtenues par manipulation biotechnologique à partir de cellules cutanées ou sanguines humaines, puis transformées en une multitude de cellules d'organes différentes. De telles cellules souches humaines réduisent la dépendance à l'égard des expérimentations animales coûteuses. De plus, elles représentent mieux l'organisme humain. "Les cellules iPS permettent d'augmenter considérablement la pertinence des essais in vitro", explique Frey.
Maxwell Biosystems continue donc de coopérer non seulement avec le groupe de recherche de Hierlemann et l'Institut Friedrich Miescher, mais aussi avec plusieurs entreprises pharmaceutiques bâloises. Ces dernières sont particulièrement intéressées par les analyses électrophysiologiques dans le cadre de dépistages automatisés de médicaments. Pour cela, l'entreprise développe actuellement "MaxTwo", une plaque de la taille d'une feuille A5, équipée de 96 micropuces pour des mesures en série.
Contribution à la médecine personnalisée
A plus long terme, les plates-formes microélectroniques pourraient également être utilisées dans le domaine de la médecine personnalisée. Des chercheurs ont déjà réussi à cultiver du tissu rétinien au moyen de cellules iPS, qui sera un jour transplanté chez des patients atteints de dégénérescence maculaire liée à l'âge - une maladie oculaire très répandue. Frey et son équipe ont prouvé dans plusieurs publications que leur technologie se prête à des tests fonctionnels de tissus rétiniens.
Mais il faudra encore attendre quelques années avant de rencontrer les instruments Maxwell dans les cliniques. "Nous devons d'abord instaurer la confiance dans les universités", explique Frey. Il est actuellement en négociation avec plusieurs groupes de recherche renommés. Et il caresse l'idée que "MaxOne" soit mentionné dans l'une des prochaines grandes publications de ces groupes. Car ce serait la meilleure des publicités, qui assurerait certainement de nouvelles commandes au jeune spin-off de l'ETH.