1- Introduction

 

          Détecter l’approche ou  la présence d’agents chimiques ou biologiques, afin de donner l’alerte, est la première mesure de défense. Mais l’observation directe est insuffisante, ou même totalement inefficace, en raison de l’insidiosité des nouveaux agents, en particulier lors d’attaques indirectes de nuits par nuages toxiques ou, plus encore, biologiques. Cette détection reposera sur des dispositifs automatiques très sensibles devant répondre en quelques secondes, en raison de la soudaineté possible des attaques et du délai de mise en place des équipements de protection.

Beaucoup de méthodes physiques ou biochimiques ont été étudiées mais aucune n’a pu conduire à un système d’alerte fiable.

         Les biosenseurs représentent actuellement un plus grand espoir  vu leur spécificité et leur rapidité dans la detection des métabolites.

 

2- Définition et conception

                  

Un senseur est un dispositif capable de convertir un changement de se son environnement physico-chimique en un signal détectable (électrique, magnétique, optique /ou mécanique)

 

C’est une structure hybride composée d’une partie organique et d’un support pouvant être un film ou un ensemble de nanoparticules inorganiques (transducteur).

 

 

 

 

               

 

Figure1: nanoparticules inorganiques (transducteurs)

 

Le senseur a la particularité d’émettre un signal si sa partie extérieure se trouve en présence de la substance à analyser.

Un biosenseur  est un élément qui permet de détecter la présence d’une substance biologique active.

Dans le cas des biosenseurs on greffe au support un système de reconnaissance moléculaire copie sur un système biologique (protéine DNA …..) permettant d’accrocher spécifiquement l’élément a analyser.

La capture de cet élément constitue la perturbation qui va induire la réponse que l’on souhaite proportionnelle a la quantité de compose capture. Cette invention peut être mise en œuvre soit dans le cadre de plate forme technologique soit sous la forme de kits.

 

 

 

 

 

 

3- Objectifs  et avantages de l’utilisation des biosenseurs

 

* Objectifs

 

Les objectifs des biosenseurs  sont multiples, ils dépendent de la nature du métabolite à détecter.

 

Ø    Application des biosenseurs dans l’analyse de l’eau      

                                                                                              

L'eau est un milieu naturel fragile, Il existe de nombreuses sources de pollutions accidentelles de l'eau qui provoque la destruction des réserves piscicoles, de la faune des bords de rivières et parfois même du bétail s'abreuvant dans ces eaux de surfaces.

Protein BioSensor  dispose de plusieurs outils de diagnostic adaptés pour les problématiques de l'eau. Grâce à des protéines spécialement profilées, Protein BioSensor propose un kit pour la détection des pesticides de type organophosphates et carbamates (pollution par des produits phytosanitaires accidentelles), un service de dosage enzymatique de toxines produites par certaines cyanobactéries de type anabaena : l'anatoxine a(S), et développe un kit pour la détection des toxines d'algues bleues de type microcystines.

 

Ø     Application des biosenseurs dans l’analyse agroalimentaire                                                                                                     

 

    Dans le domaine de l'agroalimentaire, Protein BioSensor dispose d'un kit de diagnostic très simple à réaliser et qui permet de déceler des traces d'insecticides en une heure jusqu'à moins de 1 ppb (partie par milliard ou µg par litre).

Remarques

 

Du fait de la facilité d'utilisation de ces kits, ces kits sont destinés à un très large public:
                   - Le particulier qui désire contrôler la teneur en pesticides parmi les plus nocifs pour la santé dans des fruits par exemple,
                   - Les agriculteurs qui désirent réaliser des analyses pour s'assurer de la qualité de leur épandage, pour vérifier une éventuelle contamination ou exposition à ces produits...

         - Aux coopératives agricoles qui souhaitent faire un échantillonnage des marchandises reçues et qui ne veulent envoyer que les échantillons suspicieux pour analyse en laboratoire, pour éviter la contamination d'un centre de stockage par des lots non réglementaires...
                   - Aux importateurs de denrées alimentaires qui ne peuvent pas contrôler sur place les pratiques de traitement qui veulent éviter un blocage trop long de leur marchandises à l'entrée du territoire. Le diagnostic systématique des lots avant envoi permet l'économie des coûts entraînés par le refus d'un lot (perte de la marchandise, frais d'élimination...).

 

 

 

Ø     Application des biosenseurs dans l’analyse de l’air

 

Le kit de diagnostic mis au point par Protein BioSensor est un test simple qui permet d'analyser en quelques minutes la présence d'un agent chimique. Le kit permet de détecter ces agents à des concentrations de quelques dizaines de ppb à partir d'une solution.   Ce kit, très simple d'utilisation et son faible coût, permet d'envisager l'équipement de lieux publics sensibles et de gagner un temps précieux pour déterminer la nature de substances douteuses. Ce kit peut également trouver sa place dans des missions délicates réalisées sur des terrains hostiles.

            

Ø     Application des biosenseurs dans le domaine santé

 

D’autres protéines sont également utilisées pour le diagnostic c’est ainsi qu’on a  des biosenseurs pour la detection des cancers,

des lésions d’ADN …etc. Ils sont également utilises pour la detection de la glycémie chez les diabétiques et les tests de grossesses.

 

* Avantages

 

§         Les kits sont destines a un très large public vue la simplicité de leur réalisation.

§         Les biosenseurs permettent une mesure quantitative et une détection rapide de toxicité.

§         C’est un processus extrêmement sélectif, sensible et robuste.

 

4- Exemple de l’application d’un biosenseur

 

Si on désire vérifier la présence d’une série de substances dans le sang d’une personne ou d’un animal ou détecter la présence de composes toxiques dans des denrées alimentaires ou dans l’environnement on dépose une goutte d’échantillon sur une plaque composée de plusieurs senseurs qui capture chacun spécifiquement un compose.

On obtient de façon presque instantanée une réponse pour les différentes molécules.  Cette réponse permet de décider rapidement par exemple le blocage des aliments contamines dans l’attente d’une confirmation par des méthodes plus précises mais plus lentes.

 

5- Présentation de quelques projets 

 

a) Protéines hybrides utilisables comme biosenseurs physiologiques

 

De nouvelles protéines  hybrides peuvent être utilisées comme biosenseurs electrophysiologiques pour mesure l’activité d’une protéine membranaire et peuvent ainsi trouver diverses applications parmi lesquelles le criblage de molécules d’intérêt thérapeutique ou la détection d’agents polluants.

 

 

 

 

 

 

* Présentation de l’invention 

 

L’invention consiste en la construction d’un complexe protéique a même de suivre l’activité d’une protéine membranaire (de type récepteur ou transporteur) par la mesure d’un signal électrique.

 Outre la protéine membranaire à étudier le complexe comprend un canal ionique, par exemple un canal KATP de type kir ou un canal voltage dépendant de type KV.

 Le signal produit par le canal est aisément mesurables pas des techniques classiques d’électrophysiologie (patch clamp, voltage clamp à deux électrodes).

Ces protéines peuvent hybrides peuvent ainsi être utilisées comme biosenseurs éléctophysiologiques pour mesurer l’activité d’une protéine membranaire, et cribler de nouvelles molécules d’intérêt.

 

* Applications potentielles

 

         Suivant la nature de la protéine membranaire considérée, l’invention peut trouver diverses application parmi les quelles :

·        le criblage d’agonistes ou d’antagonistes de protéines membranaires, pouvant présenter un intérêt thérapeutique dans le traitement de diverses pathologies.

·        cette invention peut être mise en œuvre soit dans le cadre de plateformes technologiques soit sous la forme de kits.

·        Elle permet la détection d’agents polluants/contaminants de diverses natures (nitrates mercure).

* Propriété intellectuelle 

 

Ces protéines hybrides et leurs utilisations sont protégées par brevet (date de priorité : 22/09/2003).

 

b) fibre optique utilisée comme biosenseur pour la détection d’une contamination microbienne 

 

On décrit une fibre optique servant de biosenseurs pour la détection du génome cible dans la séquence du Escherichia coli. Une petite portion de la séquence du lacZ-ADN sert de base pour la sélection des molécules sondes d’ADN obtenues par la synthèse automatique d’acides nucléiques a la surface des fibres optiques.

         On a utilise des agents intercalant fluorescents pour mette en évidence la présence de phénomènes d’hybridation avec la fibre cible. Ce travail passe en revue le critère de conception fondamental de développement de biosenseurs d’acide nucléiques  et rapporte également une exploration préliminaire de l’utilisation  des biosenseurs pour détecter les séquences qui témoignent de la présence du E.coli.

Les travaux de recherche tiennent compte de la longueur  de la fibre et des interactions liantes non sélectives qui peuvent potentiellement bloquer la sélectivité chimique ou créer un bruit de fond, les biosenseurs ont été capable de détecter le génome cible a partir du E.coli au niveau de la pico mole et en quelque minutes on a ainsi pu effectuer des dizaines de cycles d’études.

Dans une étape en vue de la préparation de la technologie du senseur auto contenu, on a marque un nouveau colorant intercalaire connue sous le nom de SYBR101 (molecular probes, inc.)          

 a  l’extrémité de la sonde ’acide nucléique lacZ pour voir si le colorant attache

Dans l’oligonucleotide terminal peut fluorometriquement induire la formation d’hybrides. Les résultats obtenus a partir des expériences en solutions indiquent que l’utilisation de colorant attaché fournit des signaux fluorescents qui sont dus a l’hybridation, et que ce processus  est fonctionnel même en présence d’une forte concentration d’ADN d’arrière plan non sélectif obtenue a partir du sperme de saumon traite a l’ultrason.

 

   * Objectif de ce projet 

 

L’objectif  est de développer de nouveaux composants pouvant être utilises en tant que biosenseurs pour le diagnostique et a des fins therapetiques et d’améliorer les moyens de détections d’agents biochimiques pour la prévention en matière de contamination biochimique, en environnement ainsi que dans le domaine de la sécurité.

Nos travaux de recherche se concentrent sur le développement, la synthèse et la caractérisation de classes de polymères jouant un rôle prépondérant dans le processus de reconnaissance biologique.  

Grâce a des méthodes physico-chimique, nous tentons d’établir un lien entre structure et propriétés des polymères, tout particulièrement concernant les interactions spécifiques entre le système hydrogel agissant comme support et l’agent être détecte.

 

Nous nous intéressons principalement aux interactions entre substrats et récepteurs, puisqu’elles sont à la base des tests immunologiques et de la détection d’antigènes.

 Le but ultime de ce projet est de développer une famille de biosenseurs basé sur des processus de reconnaissances moléculaires extrêmement sélectifs et permettant une détection rapide et quantitative. Les facteurs considères pour l’élaboration de ces biosenseurs sont la sélectivité la robustesse et la difficulté de préparations des échantillons.

 

 6- Conclusion

 

Au terme de notre expose, il ressort que le biosenseur revêt une  grande utilité. Il nous fournit des résultats rapides et précis sur le champ ce qui représente un progrès énorme car la detection constitue le premier outil de prévention.