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RÉSUMÉ
L’industrie agroalimentaire cherche à mettre au point des techniques analytiques rapides, fiables et peu coûteuses pour contrôler la qualité des aliments et des produits alimentaires. Parmi les méthodes développées, celle des biocapteurs donne des résultats prometteurs, notamment sur l’analyse des contaminants des aliments (toxines, pesticides, résidus médicamenteux, microorganismes pathogènes...). Grâce à l’association d’un élément sélectif biologique de reconnaissance (anticorps, enzyme, ADN, cellule...) et un transducteur, le biocapteur permet de détecter et de quantifier rapidement certains constituants des matrices alimentaires. Compacts, ils présentent une spécificité et une sensibilité élevées, et la possibilité d’être portables.
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Didier DUPONT : Chargé de recherche à l’Institut national de la recherche agronomique (INRA) - Unité de recherches en technologie et analyse (URTAL)
INTRODUCTION
L’industrie agroalimentaire a besoin de techniques analytiques pour contrôler ses procédés de transformation et vérifier la composition et la qualité des produits générés. Ces techniques doivent être rapides, justes, spécifiques et peu coûteuses. Les biocapteurs, qui combinent un élément sélectif biologique de reconnaissance (anticorps, enzyme, ADN, cellule…) et un transducteur, présentent ces qualités. Des biocapteurs permettant la détection et/ou la quantification de sucres, acides, alcools, édulcorants et acides aminés dans les aliments sont utilisés dans l’industrie agroalimentaire depuis plusieurs années. Plus récemment, de nouvelles applications portant sur les contaminants des aliments (toxines, pesticides, résidus médicamenteux, microorganismes pathogènes…) ont été développées. Toutefois, des efforts considérables restent à faire pour que ces techniques soient utilisées en routine sur ce type d’applications.
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Procédures d’immobilisation
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2. Les différents types de ligands
L’utilisation d’un composé biologique permet d’apporter au biocapteur une grande spécificité. Les ligands le plus souvent employés sont les enzymes et les anticorps. Mais les cellules entières, les organites cellulaires, les acides nucléiques, les antigènes ou encore les récepteurs peuvent aussi être utilisés. Il est en fait possible d’utiliser toute molécule biologique permettant l’analyse spécifique de l’analyte recherché. Les composés biologiques fixés peuvent être séparés en deux catégories : ceux ayant une activité catalytique, comme les enzymes et les microorganismes, et ceux fixant simplement l’analyte sans modification, comme les anticorps et les récepteurs. L’étape de reconnaissance peut donc révéler un événement soit dynamique soit statique. La reconnaissance dynamique est principalement employée pour les biocapteurs à enzymes, alors que la reconnaissance statique est surtout utilisée pour les biocapteurs étudiant la formation d’un complexe anticorps-antigène. Chaque type d’événement peut produire un changement transformé en un signal quantifiable par le transducteur.
2.1 Principaux types de ligands utilisés dans les biocapteurs
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Biocapteurs à enzymes
Les biocapteurs à enzymes utilisent des enzymes spécifiques pour la capture et la génération catalytique d’un produit qui est alors directement mesuré grâce à une large gamme de transducteurs (électrochimiques, optiques, thermiques, ampérométriques, acoustiques…). Ce type de biocapteurs a été souvent utilisé pour la quantification de contaminants tels que les pesticides, herbicides ou antibiotiques 6.
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Immunocapteurs
Un immunocapteur est un biocapteur qui utilise des anticorps comme ligand biologique. Les transducteurs...
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Les différents types de ligands
ANNEXES
L’industrie des biocapteurs est en pleine croissance. Le marché comporte 4 segments : médical, environnemental, agroalimentaire et militaire, les applications dans le domaine médical étant très majoritaires (90 % des ventes correspondent à celles de biocapteurs détectant le glucose).
Du côté de l’agroalimentaire, c’est dans le domaine de la détection des pathogènes que le marché est le plus important. Aux États-Unis, une étude récente indique que l’industrie agroalimentaire américaine pratique chaque année plus de 144 millions de tests microbiologiques (dont 16,3 % pour la recherche de pathogènes, 15,7 % pour les champignons et levures et 30,8 % pour les coliformes et E. coli). En 2000, 27,5 millions de tests de détection des pathogènes ont été effectués et ce chiffre devrait dépasser 34 millions en 2005, ce qui représente un marché de 192 millions de dollars. Au niveau des pathogènes, la détection des bactéries elles-mêmes représente 82 % du marché, la quantification des toxines produites ne représentant que 15 %.
Pour la détection des pesticides, ce marché devrait s’élever à 13 millions de dollars en 2005. Toutefois, c’est surtout pour la détection des OGM que le marché devrait connaître la plus forte progression (13,6 % par an) pour atteindre 34 millions de dollars en 2005.
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