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Ces BBIC sont constitués de deux composants principaux : des détecteurs photoélectriques qui capturent les signaux biolumineux émis par les bioreporters et des microprocesseurs capables de traiter des signaux biolumineux qui contrôlent et stockent l'information comme expliqué sommairement dans le schéma suivant.
Un essai a été effectué sur la base aérienne américaine de Columbus, dans le Mississippi dont les eaux ont été souillées avec du naphtalène, du toluène, de l'éthylbenzène et du p-xylène10 simulant un mélange de carburant pour réacteurs. L'eau polluée a été analysée par des techniques de spectrométrie en phase gazeuse (chromatographie/masse, GC/MS). L'analyse est extrêmement sensible et précise et cette méthode est de loin la meilleure à notre disposition pour détecter les contaminants chimiques dans l'environnement. Toutefois, elle exige également une instrumentation chère et encombrante, du personnel qualifié, l'utilisation de produits chimiques dangereux et suffisamment de temps pour effectuer les mesures. L'alternative consiste à utiliser des bioreporters directement comme sondes. Pseudomonas fluorescens 5RL par exemple est un bioreporter de naphtalène et Putida TVA8 est un bioreporter pseudomonas pour le toluène 11,12. Les analyses sont effectuées sur site avec des photomultiplicateurs portables reliés à des ordinateurs portatifs. Cette solution permet d'obtenir les résultats en quelques heures et coûte dix fois moins chère qu'une analyse GC/MS. Les défis
Projets et applications futures Sayler à l'espoir de développer des gels grâce auxquels les microbes pourraient maintenir leurs fonctions durant plusieurs mois. Les sondes seraient probablement fixées aux parois des vaisseau spatiaux, contrôlant l'atmosphère de l'habitacle. Elles se surveilleraient mutuellement aussi pour s'assurer que les microbes sont encore viables. Il est en fait possible d'exciter électriquement les cellules pour qu'elles émettent de la lumière. Ainsi on pourrait faire clignoter le système de temps en temps de manière à vérifier que les organismes sont toujours physiologiquement en activité. Ou après six mois par exemple, le BBIC pourrait envoyer un signal indiquant qu'il est temps de remplacer la sonde bactérienne. Un astronaute irait chercher un paquet lyophilisé d'une nouvelle souche de microbes, lui ajouterait un peu d'humidité et la déposerait dans la sonde. Ensuite le système serait autonome jusqu'au prochain remplacement. C'est le niveau d'entretien minimum que l'on demanderait aux astronautes. Développés pour des applications domestiques, ces BBICs pourraient être achetées en pharmacie et fixées sur les murs de la cuisine, de la salle-de-bain, dans les chambres ou même le garage. Elles pourraient indiquer la présence de polluant libéré par la peinture, les tapis ou même les fuites de gaz ou tout excès de fumée toxique. Des BBICs plus complexes pourraient également aider les agents de sécurité à surveiller le bioterrorisme ou servir d'outil de diagnostique pour les médecins. Prenons un exemple : Sayler envisage d'incorporer des BBIC dans les programmes de traitement des diabétiques. Un BBIC implantable équipé d'un émetteur radio miniaturisé installé sur un microprocesseur pourrait surveiller le niveau de glucose dans le sang et demander à un système distant une injection d'insuline. De tels dispositifs pourraient également examiner les tissus corporels à la recherche de certaines protéines signalant la présence de tumeurs, en d'autres termes il s'agirait de systèmes de détection précoce du cancer.
Les avantages Les BBIC sont des unités étonnamment résistantes. Les microbes prospérant dans un large éventail d'environnements, il est possible de concevoir des BBIC capables de survivre dans des environnements extrêmes ou fortements souillés comme des mélanges d'hydrocarbures. La technologie du bioreporter fournit une méthode robuste, rentable, quantitative permettant de détecter rapidement et de manière sélective des agents chimiques et biologiques. Développés à l'origine pour l'analyse fondamentale des facteurs affectant l'expression des gènes, au fil des recherches les bioreporters ont été transformés au point de servir des champs de recherche aussi divers que le diagnostic médical, l'agriculture, la santé, le contrôle de processus et le calcul biomicroélectronique. Leur polyvalence vient du fait qu'il existe un grand nombre de gènes reporters capables d'émettre différents signaux. Par génie génétique ils peuvent également être incorporés dans des bactéries, des levures, des plantes et des cellules de mammifères, fournissant de ce fait des fonctionnalités à un large éventail de vecteurs. Leur attrait vient du fait que les BBIC peuvent souvent être appliqués en temps réel sur des tests de lignées biologiques ou sur des systèmes de cellules vivantes, fournissant de cet fait une perspective unique et véritablement révolutionnaire des interactions physiologiques des microbes et des cellules.
Les mêmes avantages peuvent s'appliquer à la sûreté des contrôles de l'environnement et de la nourriture, dans lesquels la télésurveillance épaulée par des BBIC peut aider les professionnels à cerner les zones de risque biologique et les agents pathogènes. Les progrès en génie génétique et dans le domaine de la miniaturisation permettront certainement à l'avenir d'élaborer des bioreporters et des systèmes optiques encore plus miniaturisés capables d'appréhender une foule d'autres applications. Notre culture biologique est en pleine croissante[1]... Pour plus d'information A lab on a chip, ORNL Center for Environmental Biotechnology (CEB) BioMicroElectronics and Nanotechnologies Research Area, CEB Bioengineering (ASU) Bioreporter Bacteria For The Detection Of Unexploded Ordnance (TNT), ORNL
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