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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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Objectif
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7. Perspectives
À l’heure actuelle, l’industrie agroalimentaire n’est pas encore très réceptive à la technologie des biocapteurs. C’est probablement pour la détection rapide de microorganismes ou de toxines que ce type de technologie a le plus de chance de se développer, à condition que certains problèmes clefs soient solutionnés. Pour soutenir la concurrence avec l’HPLC, l’électrophorèse capillaire ou d’autres techniques analytiques, les biocapteurs doivent être conçus pour mesurer plusieurs analytes différents en parallèle en utilisant un analyseur unique et sans avoir à ne changer aucun des composants du biocapteur. Les systèmes Biacore ne pouvant effectuer l’analyse simultanée que de 4 à 8 analytes, de nouveaux systèmes permettant de suivre un plus grand nombre d’analytes en une seule analyse sont, depuis peu, disponibles. En particulier, la plateforme 8500 Affinity Chip Analyzer d’Applied Biosystems [ http://www. appliedbiosystems.com/8500] permet d’étudier en temps réel et sans marquage des interactions moléculaires sur des puces de 400 spots.
Le second point crucial est l’aptitude à développer des méthodes pour la production en masse et à produire du matériel biologique en grande quantité. Les biocapteurs doivent être également conçus de manière à pouvoir être intégrés à d’autres systèmes analytiques pour réaliser des analyses multiples. La combinaison à l’HPLC ou à l’électrophorèse capillaire avec une détection sélective et sensible en sortie de colonne ouvre de nouvelles perspectives d’application. Le couplage des biocapteurs avec la spectrométrie de masse s’avère être une approche extrêmement puissante pour identifier la ou les analytes qui se sont fixés sur un ligand (figure 17). Dans le domaine de l’industrie pharmaceutique par exemple, il est maintenant possible d’immobiliser un récepteur sur la surface d’un biocapteur et d’injecter des extraits permettant de bloquer ce récepteur. Le couplage biocapteur-spectrométrie de masse permet alors l’identification de la molécule qui est venue spécifiquement bloquer le récepteur.
Le développement de biocapteurs portables permettant, par exemple, la détection rapide de pathogènes dans les aliments représente un enjeu réel pour les producteurs, transformateurs, distributeurs et les...
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Perspectives
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...
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