Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La surveillance environnementale requiert des approches complémentaires aux méthodes physico-chimiques. Dans ce contexte, les biocapteurs apparaissent comme des solutions pertinentes. Ces outils, de par les mécanismes de reconnaissance biologique mis en œuvre, permettent d’appréhender la métrologie environnementale sous un angle différent : soit au travers de méthodes simplifiées permettant un usage terrain, soit en s’intéressant à des mesures spécifiques telles que la biodisponibilité, la persistance ou la toxicité. Cet article s’intéressera, en premier lieu, au principe et à l’architecture des biocapteurs, avant de présenter des exemples illustrés d’applications dans l’environnement.
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Environmental monitoring requires complementary approaches to physicochemical methods. In this context, biosensors appear as relevant solutions. These devices, via the mechanisms of biological recognition implemented, make it possible to address environmental metrology from a different angle: either simplified methods allowing field use or, by focusing on specific parameters such as bioavailability, persistence or toxicity. This article will focus, in a first time, on the principle and architecture of biosensors and, in a second time, will present illustrated examples of environmental applications.
Auteur(s)
-
Sulivan JOUANNEAU : Maitre de Conférences - Université de Nantes, UMR CNRS 6144 GEPEA, La Roche-sur-Yon, France
-
Gérald THOUAND : Professeur des Universités - Université de Nantes, UMR CNRS 6144 GEPEA, La Roche-sur-Yon, France
INTRODUCTION
La préservation et l’amélioration de la qualité de l’environnement sont des préoccupations majeures pour nos sociétés. Les moyens mis en œuvre pour la surveillance et la mesure de la qualité de l’environnement, dans ces différents compartiments (air, eau, sol), reposent, pour l’essentiel, sur des approches physico-chimiques.
Ces dernières sont particulièrement sensibles et spécifiques pour identifier et évaluer avec précision les concentrations en présence dans les échantillons analysés. Néanmoins, elles sont contraintes par leur champ d’action qui est limité à la gamme des composés susceptibles d’être mesurés. De plus, ces approches requièrent généralement des équipements complexes et onéreux, ainsi que du personnel hautement qualifié induisant des coûts relativement élevés. Ce dernier point est un frein à leur déploiement dans l’environnement, au vu de la complexité et de la diversité des matrices (sol/air/eau), et contraint généralement les campagnes de mesure à des zones géographiques limitées et/ou avec un maillage grossier de l’espace d’étude.
Dans ce contexte, les biocapteurs apparaissent comme des alternatives technologiques susceptibles de répondre à ces limitations en permettant de renseigner des informations non disponibles via les approches physico-chimiques (toxicité, biodisponibilité, biodégradabilité). Aussi, depuis plusieurs décennies, les chercheurs s’intéressent à ces approches pour des applications de monitoring environnemental. Plusieurs voies ont été explorées reposant sur des architectures différentes tant au niveau des mécanismes biologiques impliqués dans le processus de détection (ADN, protéines, cellules) qu’au niveau des signaux recueillis.
Cet article reviendra, dans un premier temps, sur la définition et sur le principe de fonctionnement d’un biocapteur avant de présenter, en détail, les grandes familles de biocapteurs. Les deux premières sections se focaliseront, respectivement, sur le principe et l’architecture des biocapteurs en s’appuyant notamment sur des illustrations et des schémas. La troisième section de l’article abordera, quant à elle, l’aspect applicatif de ces stratégies métrologiques dans le contexte de la mesure environnementale.
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KEYWORDS
metrology | biosensor | environmental monitoring | biotechnology
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Conclusion
En anglais
3. Applications dans le domaine de l’environnement
Dans le domaine de l’environnement, les exemples de biocapteurs commercialisés restent relativement limités en nombre et restreints à la mesure d’effets globaux (toxicité ou biodégradabilité), malgré un nombre important de publications portant sur ce sujet et des technologies présentant parfois des niveaux de maturité technologique (TRL) élevés. Les approches proposées s’articulent autour de deux aspects métrologiques :
-
la quantification d’analytes spécifiques (approche similaire aux approches physico-chimiques) ;
-
ou la mesure d’effets tels que l’impact toxicologique.
Au vu de l’étendu des technologies proposées, seuls quelques exemples d’application seront présentés dans cet article.
3.1 Détection spécifique d’éléments traces métalliques (ETM)
Les métaux, et plus particulièrement les éléments traces métalliques, font partie des cibles récurrentes des biocapteurs dans le domaine de l’environnement. Il s’agit de composés toxiques résultants de sources naturelles (volcanisme, érosion, etc.) ou de l’activité anthropique (industrie, transport, etc.). Ces ETM possèdent également des propriétés de bioassimilation et de bioaccumulation au sein de la chaîne trophique. Aussi, dans un souci de protection des populations et des écosystèmes, certains de ces ETM font l’objet de suivi réglementaire [C 4 190] :
-
directive cadre sur l’eau – 2000/60/CE ;
-
directive 98/83/CE relatif à la qualité de l’eau de consommation humaine : cadmium – 5 µg. L–1 ; arsenic – 10 µg. L–1 ; mercure – 1 µg. L–1 ;...
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BIBLIOGRAPHIE
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Qualité de l’eau – Détermination de l’effet inhibiteur d’échantillons d’eau sur la luminescence de Vibrio fischeri (Essai de bactéries luminescentes) – Partie 1 : Méthode utilisant des bactéries fraîchement préparées - ISO 11348-1 - 2007
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Qualité de l’eau – Détermination de l’effet inhibiteur d’échantillons d’eau sur la luminescence de Vibrio fischeri (Essai de bactéries luminescentes) – Partie 2 : Méthode utilisant des bactéries déshydratées - ISO 11348-2 - 2007
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Qualité de l’eau – Détermination de l’effet inhibiteur d’échantillons d’eau sur la luminescence de Vibrio fischeri (Essai de bactéries luminescentes) – Partie 3 : Méthode utilisant des bactéries lyophilisées - 11348-3 - 2007
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Biodégradabilité facile - OCDE 301 -
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Biodégradabilité dite intrinsèque - OCDE 302 -
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Essai de simulation – Traitement aérobie des eaux usées – A : Unités de traitement par boues ; B : Biofilms - OCDE...
ANNEXES
Décret n° 2001-1220 du 20 décembre 2001 relatif aux eaux destinées à la consommation humaine, à l’exclusion des eaux minérales naturelles.
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