Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Le domaine du diagnostic médical est pionnier dans le développement des biocapteurs. Ces dispositifs font l'objet d'une activité de recherche intensive, sur le plan de la recherche tant académique qu'industrielle. Les biocapteurs ont pour objectif de détecter précocement des marqueurs caractéristiques de maladies afin de favoriser la prise en charge du patient. Les applications potentielles sont multiples. Le plus célèbre biocapteur est celui permettant l'analyse de la glycémie chez les patients atteints de diabète.
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The field of medical diagnosis is a pioneer in the development of biosensors. These devices are the object of intensive academic and industrial research. Biosensors are designed to detect the markers of diseases at an early stage in order to improve the management of the patient. Potential applications are numerous. The most famous is the biosensor for the analysis of glycaemia in patients with diabetes.
Auteur(s)
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Audrey SASSOLAS : Chercheur - Laboratoire IMAGES, université de Perpignan, France
-
Jean-Louis MARTY : Enseignant chercheur - Laboratoire IMAGES, université de Perpignan, France
INTRODUCTION
Les méthodes classiques de diagnostic de maladies se fondent sur l'analyse en laboratoire d'échantillons sanguins et d'urine. Ce genre de tests est loin d'être idéal : ils doivent être réalisés dans des laboratoires d'analyse par du personnel hautement qualifié, prennent plusieurs heures et sont très coûteux. Il serait moins intimidant pour les patients d'avoir accès à une technique plus simple, qui permettrait un diagnostic plus facile et à moindre coût dans un lieu plus facilement accessible, par exemple un cabinet médical, voire à domicile. Par ailleurs, cette avancée présenterait également des avantages en termes de rapport coût/efficacité pour les hôpitaux et les services de santé.
La technologie des biocapteurs peut répondre à ces différentes exigences. Le premier biocapteur fut développé en 1962 par Clark et Lyons. La glucose oxydase (GOD) était alors piégée à la surface d'une électrode de platine par une membrane de dialyse permettant la diffusion des substrats et des produits de la réaction. Ce dispositif a permis de mesurer différentes concentrations de glucose en détectant l'O2 consommé au cours de l'oxydation du substrat par l'enzyme. Depuis le travail pionnier de Clark et Lyons, la technologie des biocapteurs a formidablement évolué. Ces dispositifs ont été continuellement perfectionnés afin de détecter efficacement non seulement le glucose, mais également de nombreuses biomolécules permettant le diagnostic de diverses pathologies. Les progrès accomplis dans le domaine des biocapteurs permettent maintenant l'utilisation de dispositifs implantables, encore pour des périodes limitées, chez des patients. Il devient alors possible de suivre en temps réel la concentration d'une molécule en un point donné de l'organisme. Les biocapteurs à glucose implantables amélioreront considérablement la qualité de vie des patients diabétiques qui pourront suivre en continu leur glycémie dans un avenir très proche.
Après une explication sur le principe de fonctionnement des biocapteurs, cet article présentera le potentiel de ces systèmes de détection pour le diagnostic médical. Une première partie se focalisera sur les systèmes commercialisés tandis que la seconde présentera des biocapteurs actuellement à l'étude qui ont pour ambition le diagnostic de diverses pathologies telles que des maladies infectieuses et le cancer.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
application | Biosensors | diagnostic
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Applications aux diagnostics médicaux
En anglais
1. Principe des biocapteurs
1.1 Définition
Un biocapteur est constitué de deux éléments essentiels (figure 1) : un élément biologique sensible immobilisé et un transducteur. L'élément biologique immobilisé (par exemple anticorps, enzyme, ADN, micro-organismes) reconnaît une substance cible (par exemple antigène, substrat, ADN complémentaire) dans un milieu complexe. Le transducteur traduit les modifications physico-chimiques (par exemple émission de photons, variation de pH, de masse) issues de la reconnaissance entre le biorécepteur et la molécule cible en un signal électrique mesurable et corrélable à la concentration en substance cible dans le milieu.
Le choix de la méthode d'immobilisation du biorécepteur et de la technique de détection est essentiel pour le développement de biocapteurs.
HAUT DE PAGE1.2 Biorécepteurs
Le biorécepteur immobilisé constituant la couche sensible du biocapteur est de nature diverse selon le type de molécules à détecter. En théorie, toute structure biochimique ou biologique capable de reconnaissance spécifique est potentiellement utilisable pour l'élaboration de la couche sensible. Les biorécepteurs peuvent être classés en deux types, selon qu'ils sont naturels ou artificiels.
HAUT DE PAGEHistoriquement, c'est essentiellement à partir de structures protéiques telles que les enzymes et les anticorps que les premiers biocapteurs ont été élaborés. Par la suite, les acides nucléiques et certains micro-organismes ont aussi joué le rôle d'éléments sensibles.
-
Les enzymes possèdent une activité catalytique. Au cours de la réaction catalysée par une enzyme, les substrats se lient transitoirement à cette molécule et forment un complexe. Il se produit alors un changement de conformation de l'enzyme, permettant l'établissement d'autres interactions avec le substrat et facilitant le passage de celui-ci à l'état de transition. Le substrat est alors transformé en produit qui se détache de l'enzyme. Cette dernière...
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Principe des biocapteurs
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ALTINTAS (Z.), TOTHILL (I.E.) - DNA-based biosensor platforms for the detection of TP53 mutation. - Sensors and Actuators B, 169, p. 188-194 (2012).
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(2) - BALLESTA-CLAVER (J.), VELAZQUEZ (P.S.), VALENCIA-MIRON (M.C.), CAPITAN-VALLVEY (L.F.) - SPE biosensor for cholesterol in serum samples based on electrochemiluminescent luminol copolymer. - Talanta, 30, p. 178-185 (2011).
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(3) - BESSELINK (G.A.J.), KOOYMAN (R.P.H.), VAN OS (P.J.H.J.), ENGBERS (G.H.M.), SCHASFOORT (R.B.M.) - Signal amplification on planar and gel-type sensor surfaces in surface plasmon resonance-based detection of prostate-specific antigen. - Analytical Biochemistry, 333, p. 165-173 (2004).
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(5) - BOHUNICKY (B.), MOUSA (S.A.) - Biosensors : the new wave in cancer diagnosis. - Nanotechnology, Science and Applications, 4, p. 1-10 (2011).
-
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs
Abbott https://www.abbottdiabetescare.com
YSI http://www.ysilifesciences.com
LifeScan http://www.lifescan.fr
Medtronic http://www.medtronicdiabetes.com
Bayer http://www.bayerdiabetes.co.uk
Hemodia http://www.hemodia.com
EKF Diagnostics http://www.ekfdiagnostics.com
Nova Biomedical http://www.novabiomedical.com
Arkray http://www.arkray.fr
HAUT DE PAGE1.2 Organismes –Associations – Fédérations
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