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RÉSUMÉ
A l'heure actuelle, il existe une forte demande pour des méthodes d'analyse rapides et peu coûteuses, permettant non seulement le suivi des polluants chimiques présents dans l'environnement, mais aussi l'évaluation de leurs effets toxiques. Certains outils biologiques à base de cellules, d'enzymes, d'anticorps ou d'ADN s'avèrent prometteurs, en complément ou en alternative aux méthodes chimiques classiques. Dans cet article, sont évoqués plus particulièrement les cas des biocapteurs et des biosorbants (principes, avantages, limitations), ainsi que leurs applications à l'évaluation de la qualité des eaux.
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Florence LAGARDE : Chargée de recherche au CNRS
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Nicole JAFFREZIC-RENAULT : Directeur de recherche au CNRS - Présidente du Club Microcapteurs Chimiques (CMC2)
INTRODUCTION
Il existe à l'heure actuelle une forte demande pour des méthodes d'analyse rapides et peu coûteuses permettant le suivi des polluants chimiques présents dans l'environnement et l'évaluation de leurs effets toxiques. Certains outils biologiques à base de cellules, d'enzymes, d'anticorps ou d'ADN s'avèrent prometteurs, en complément ou en alternative aux méthodes chimiques classiques. Dans cet article, nous évoquerons plus particulièrement le cas des biocapteurs et des biosorbants (principes, avantages, limitations, application à l'évaluation de la qualité des eaux, nouvelles tendances).
There is currently an increasing need for fast and cost-effective analytical methods suitable for water pollutants monitoring and toxicological impact assessment. In this context, some biological tools based on whole cells, enzymes, antibodies or DNA appear as excellent alternatives or complementary techniques to classical chemical methods. This article will be more particularly focused on biosensors and biosorbents (principles, advantages and limitations, application to water quality assessment, new trends).
Qualité des eaux, analyse environnementale, polluants chimiques, toxicité, biocapteurs, biosorbants
Water quality, environmental analysis, chemical pollutants, toxicity, biosensors, biosorbents
Domaine : Techniques d'analyse
Degré de diffusion de la technologie : Emergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : biocapteurs ; biosorbants
Domaines d'application : environnement
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : Axelera (Rhône-Alpes)
Centres de compétence : Laboratoire des Sciences Analytiques, UMR 5180, Université Claude Bernard Lyon 1 ; Département de Chimie Moléculaire, UMR CNRS 5250, Université Joseph Fourier Grenoble ; Centre de Phytopharmacie, IMAGES EA 4218, Université de Perpignan ; Laboratoire Sciences Analytiques, Bioanalytiques et Miniaturisation PECSA UMR 7195 ESPCI ParisTech ; IFREMER Centre de Brest ; Laboratoire CBAC UMR 6144, IUT de La Roche sur Yon ; GEMBAS, UMR 5246 Université Claude Bernard Lyon 1
Autres acteurs en Europe : un grand nombre de laboratoires ou centres de recherche travaillent dans le domaine des biocapteurs et biosorbants. Leurs travaux sont mentionnés en bibliographie. En ce qui concerne les acteurs industriels, on peut citer au niveau européen les sociétés Biacore (Suède), Windsore Scientific, Affinity Sensors, Remedios, Euroclon Ltd, Universal Sensors (UK), XanTec Bioanalytics GmbH, BioTul AG et Dr Bruno Lange GmbH (Allemagne) pour les biocapteurs, R-Biopharm AG (Allemagne) et Randox Laboratories Ltd (UK) pour les supports d'immunoaffinité.
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Contexte
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4. Nouvelles tendances et nouveaux développements
Malgré le grand nombre de travaux menés et de projets financés dans le domaine des biosorbants et des biocapteurs pour l'analyse de l'eau, et bien que ceux-ci présentent de multiples avantages, très peu de systèmes ont à ce jour été commercialisés, contrairement aux bioessais. La plupart des biocapteurs commerciaux sont d'ailleurs versatiles et sont dotés d'une configuration adaptable à des applications à des domaines variés comme l'environnement, l'analyse biologique ou médicale .
Les principales limitations des supports d'immunoaffinité concernent, d'une part la production des anticorps et d'autre part la faible capacité de traitement des supports particulaires. La production d'anticorps capables de reconnaître les petites molécules est laborieuse, coûteuse, et parfois infructueuse. La taille importante des anticorps empêche par ailleurs le greffage d'un nombre élevé d'entités par unité de surface de sorbant. Cependant, les progrès récents observés dans le domaine de l'ingénierie des anticorps permettent à présent l'utilisation de fragments synthétiques d'anticorps (aptamères), à l'origine d'une nette amélioration des performances des supports d'immunoaffinité . Par ailleurs, le développement de nouveaux types de supports, de type monolithiques, est en pleine expansion. Il s'agit de matériaux à haute surface spécifique, facilement fonctionnalisables, dont la synthèse peut...
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Nouvelles tendances et nouveaux développements
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GRIESHABER (D.), MACKENZIE (R.), VÖRÖS (J.), REIMHULT (E.) - Electrochemical biosensors – Sensor principles and architectures. - Sensors, 8, p. 1400-1458 (2008).
-
(2) - SCHÖNING (M.J.), POGHOSSIAN (A.) - Bio FEDs (Field-Effect Devices) : State-of-the-art and new directions. - Électroanalysis, 18(19-20), p. 1893-1900 (2006).
-
(3) - JAFFREZIC-RENAULT (N.), DZYADEVYCH (S.V.) - Conductometric microbiosensors for environmental monitoring. - Sensors, 8, p. 2569-2588 (2008).
-
(4) - KATZ (E.), WILLNER (I.) - Probing biomolecular interactions at conductive and semiconductive surfaces by impedance spectroscopy : Routes to impedimetric immunosensors, DNA-sensors, and enzyme biosensors. - Electroanalysis, 15(11), p. 913-947 (2003).
-
(5) - XUDONG (F.), WHITE (I.M.), SHOPOVA (S.I.), ZHU (H.), SUTER (J.D.), SUN (Y.) - Sensitive optical biosensors for unlabeled targets : a review. - Anal. Chim. Acta, 620, p. 8-26 (2008).
-
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Water quality – determination of the inhibition of the mobility of Daphnia magna Straus (Cladocera, Crustacea) – acute toxicity test - ISO 6341 - 1996
-
Water quality – marine algal growth inhibition tests with Skeletonema costatum and Phaeodactylum tricornutum - ISO 10253 - 2006
-
US Environmental Protection Agency, The Selenastrum Capricornutum Prinz Algal Assay. Bottle Test. Experimental design, application and data interpretation protocol - EPA-600/9-78-018 - 1979
-
Water quality – determination of the inhibitory effect of water samples on the light emission of Vibrio fischer. (Luminescent bacteria test) - ISO 11348-1, 2 et 3 - 2007
ANNEXES
Directive 2000/60/CE du parlement européen et du conseil du 23 octobre 2000 établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l'eau http://europa.eu/
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Supports d'immunoaffinité http://www.r-biopharm.com http://www.vicam.com http://www.neogen.com http://www.romerlabs.com http://www.randox.com
Biocapteurs pour des applications environnementales (Europe) http://www.biacore.com http://www.windsor-ltd.co.uk http://www.r-biotul.com http://www.affinity-sensors.com http://www.remedios.uk.com http://www.euroclone.net/environ/env_cellsns.htm http://www.drlange.com
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