Bibliographie & annexes
Présentation
English
Auteur(s)
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Jasmina Vidic : Ingénieur de recherche INRA - Virologie et Immunologie Moléculaires, UR892, INRA Jouy-en-Josas, France
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Édith Pajot-Augy : Directrice de recherche INRA - NeuroBiologie de l'Olfaction, UR1197, INRA Jouy-en-Josas, France
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Le diagnostic et le suivi de pathologies, dont les cancers et les pathologies infectieuses, représentent des enjeux majeurs dans le domaine de la santé. De nouveaux nanobiocapteurs, dont les éléments sensibles sont des récepteurs olfactifs, donnent la possibilité de développer des dispositifs de détection performants, bon marché, permettant une mesure quantitative et directe, sans marqueur. Cet article présente le principe de conception et les applications biomédicales des nez bio- électroniques. L'élaboration de ces biocapteurs est détaillée en décrivant la production des récepteurs olfactifs, les méthodes de leur immobilisation et de la détection des odeurs, ainsi que les apports de la miniaturisation. Enfin, des exemples de réalisations récentes sont fournis.
nanomédecine, nanobiocapteurs, récepteurs olfactifs, détection d'odorants, nanobiotechnologies, nez bioélectroniques
Diagnosis and monitoring of pathologies, including cancers and infectious diseases, represent major challenges in the field of healthcare. New nanobiosensors carring olfactory receptors as sensitive elements provide effective and cheap detection devices allowing a quantitative and direct measurement without any labeling. This article presents the design principle and the biomedical applications of bioelectronic noses. The elaboration of these biosensors is detailed by describing the production of olfactory receptors, the methods for immobilization and for odor detection, as well as the contributions of miniaturization. Finally, examples of recent implementations are provided.
nanomedicine, nanobiosensors, olfactory receptors, odorant detection, nanobiotechnologies, bioelectronic noses
Domaine : Nanobiotechnologies pour la santé
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : biologie moléculaire et cellulaire, nanomatériaux, fonctionnalisation de surfaces, électrochimie, résonance plasmonique de surface, nanoélectronique
Domaines d'application : diagnostic et suivi médical
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : –
Centres de compétence : INRA Jouy-en-Josas (NeuroBiologie de l'Olfaction), Université Lyon 1 (Institut des sciences analytiques)
Industriels : –
Autres acteurs dans le monde : Université de Barcelone (UB), Espagne ; Politechnico Milano, Italie ; Universita di Salento, Italie ; Université Nationale de Seoul (SNU), Corée du Sud.
Contact : [email protected], [email protected] http://www6.jouy.inra.fr/nbo
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Construction de biocapteurs à base de récepteurs olfactifs
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3. Apport des nez bioélectroniques
3.1 Principe de conception des nez bioélectroniques : les éléments sensibles pour la détection des odeurs
L'étude des récepteurs olfactifs a donné une impulsion à une nouvelle génération de biocapteurs, à base de protéines olfactives, spécifiques et plus sensibles que les traditionnels capteurs physico-chimiques. Les caractéristiques propres des récepteurs olfactifs permettent potentiellement d'envisager l'obtention de capteurs ayant une très grande spécificité vis-à-vis des odorants et une sensibilité extrême, puisque les seuils de détection physiologique des récepteurs sont très bas, jusqu'à 10–14 M. La reproductibilité de ces biocapteurs serait assurée par la détection directe de la capture du ligand par son récepteur, c'est-à-dire un phénomène de détection biologique de grande spécificité. Enfin, la gamme de perception odorante est potentiellement immense, puisque les récepteurs olfactifs discriminent parmi des dizaines ou centaines de milliers d'odorants différents. Toutefois, la préparation des récepteurs, leur transfert et leur immobilisation sur des surfaces à l'échelle micro- ou nanométrique, et le dispositif de détection de leur réponse fonctionnelle constituent encore des défis.
HAUT DE PAGE3.2 Récepteurs olfactifs et protéines de liaison aux odeurs (OBP)
Les récepteurs olfactifs sont des protéines membranaires portées par les cils olfactifs baignant dans le mucus olfactif. Les OBP, ou protéines de liaison aux odeurs, sont d'autres protéines, solubles, présentes à forte concentration dans le mucus olfactif, et qui se lient aux récepteurs olfactifs. Les odorants ligands des récepteurs olfactifs, pour la plupart volatils, traversent la barrière air/mucus soit directement ou transportés par les OBP. Un odorant se lie sur son récepteur (étape 1, figure 4), en déplaçant l'OBP du fait de sa meilleure affinité. Cette liaison induit un changement conformationnel du récepteur, favorisant son interaction avec la protéine Gαβγ (étape 2, figure 4). La protéine G, initialement trimérique et liée au GDP, fixe le GTP au niveau de la sous-unité Gα...
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Apport des nez bioélectroniques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BUCK (L.), AXEL (R.) - A novel multigene family may encode odorant receptors : a molecular basis for odor recognition. - Cell, 65, p. 175-187 (1991).
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(2) - CLARK (L.C.), LYONS (J.C.) - Electrode systems for continuous monitoring in cardiovascular surgery. - Ann. N. Y. Acad. Sci., 102, p. 29-45 (1962).
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(3) - PAJOT-AUGY (E.) - Diagnostic olfactif. - In odorat et goût : de la neurobiologie des sens chimiques aux applications agronomiques, industrielles et médicales. SALESSE (R.) et GERVAIS (R.), Éds., Quæ, chap. 31, p. 401-411 (2011).
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(4) - SHIRASU (M.), TOUHARA (K.) - The scent of disease : volatile organic compounds of the human body related to disease and disorder. - J. Biochem., 150(3), p. 257-266 (2011).
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(5) - SCOTT-THOMAS (A.), SYHRE (M.), EPTON (M.), MURDOCH (D.R.), CHAMBERS (S.T.) - Assessment of potential causes of falsely positive mycobacterium tuberculosis breath test. - Tuberculosis (Edinb.), 93(3), p. 312-317 (2013).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Bioelectronic Olfactory Neuron Device http://www.bondproject.org
HAUT DE PAGE2.1 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Institute for Bioengineering of Catalonia http://www.ibecbarcelona.eu
Institut des Sciences Analytiques, Université Claude Bernard, Lyon 1 http://isa-lyon.fr
Politechnico di Milano http://www.deib.polimi.it
Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione https://www.dii.unisalento.it/
Dept of Chemical and Biological Engineering, Seoul National University (SNU) https://eng.snu.ac.kr/node/9290
Unité NeuroBiologie de l'Olfaction (INRA) http://www6.jouy.inra.fr/nbo
Unité Virologie et Immunologie Moléculaires (INRA) http://www6.jouy.inra.fr/vim
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