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I.4 Le principe des biocapteurs bactériens
L'analyse des éléments traces métalliques dans l'eau est souvent réalisée à l'aide de
techniques analytiques telles que la spectrométrie de masse à plasma à couplage
inductif (ICP-MS) ou la spectrométrie d'absorption atomique (AAS) pour la
quantification des concentrations de métaux, ainsi que la spectrométrie à émission
optique sur plasma à couplage inductif (ICP-OES). Cependant, ces équipements
demeurent sophistiqués et sont associés à des coûts élevés. Des recherches sont en
cours afin d'explorer la capacité de certains organismes à repérer les métaux
disponibles dans leur environnement dans le but de développer des biocapteurs
bactériens (Derouiche. Bessueille et al ,2021). L'un des principaux avantages d’utiliser
les bactéries réside dans leur capacité à être rapidement produites en grandes quantités
et à moindre coût. De plus, les bactéries ont la capacité de réagir rapidement à tout
changement dans leur environnement, ce qui les rend efficaces pour signaler des
perturbations dans leur habitat (Briscoe et al,1996). Lorsque les microorganismes sont
exposés aux substances polluantes, les gènes correspondants sont activés et
commencent à être exprimés, conduisant à la production des pompes d'efflux. Par
conséquent, si les niveaux de pollution métallique dans l'environnement augmentent,
cela entraînera une augmentation de l'expression de ces gènes et, par extension, une
augmentation de la production de pompes d'efflux. Ainsi, l’un des principes du
fonctionnement du biocapteur existant est basé sur la mesure de I ‘expression génétique
(Rietiier, 2001).
Un capteur est donc défini comme un dispositif électronique capable de transformer une
grandeur physique, chimique ou biologique mesurable en une grandeur électrique, qui
est généralement une tension, une intensité ou un courant (Asch,1993). En ce qui
concerne le biocapteur, celui-ci est composé d'une partie moléculaire qui agit comme
récepteur biologique et d'une partie physique appelée transducteur. Son principe de
fonctionnement est basé sur l’interaction de l'élément biologique avec le substrat à
analyser. Ses deux composantes principales sont :
- Le matériau biologique qui est l’élément sensible d'un biocapteur conçu pour
reconnaître sélectivement l'espèce spécifique à analyser, appelée analyte. Diverses
entités biologiques peuvent être utilisées à cette fin, notamment les enzymes, les
anticorps, les antigènes, les cellules, les tissus et l'ADN. La composante biologique
réagit avec l'échantillon à analyser. Elle capte donc l'analyte, pour traduire cette
réaction en un signal qui est quantifiable par le transducteur. Cependant, leur
utilisation dans des environnements du monde réel était limitée et ils ont réussi à
détecter les substances cibles dans seulement des conditions expérimentales
spécifiques et contrôlées en laboratoire (Simpson et al., 1998). Les réponses des
I.4 Le principe des biocapteurs bactériens
L'analyse des éléments traces métalliques dans l'eau est souvent réalisée à l'aide de
techniques analytiques telles que la spectrométrie de masse à plasma à couplage
inductif (ICP-MS) ou la spectrométrie d'absorption atomique (AAS) pour la
quantification des concentrations de métaux, ainsi que la spectrométrie à émission
optique sur plasma à couplage inductif (ICP-OES). Cependant, ces équipements
demeurent sophistiqués et sont associés à des coûts élevés. Des recherches sont en
cours afin d'explorer la capacité de certains organismes à repérer les métaux
disponibles dans leur environnement dans le but de développer des biocapteurs
bactériens (Derouiche. Bessueille et al ,2021). L'un des principaux avantages d’utiliser
les bactéries réside dans leur capacité à être rapidement produites en grandes quantités
et à moindre coût. De plus, les bactéries ont la capacité de réagir rapidement à tout
changement dans leur environnement, ce qui les rend efficaces pour signaler des
perturbations dans leur habitat (Briscoe et al,1996). Lorsque les microorganismes sont
exposés aux substances polluantes, les gènes correspondants sont activés et
commencent à être exprimés, conduisant à la production des pompes d'efflux. Par
conséquent, si les niveaux de pollution métallique dans l'environnement augmentent,
cela entraînera une augmentation de l'expression de ces gènes et, par extension, une
augmentation de la production de pompes d'efflux. Ainsi, l’un des principes du
fonctionnement du biocapteur existant est basé sur la mesure de I ‘expression génétique
(Rietiier, 2001).
Un capteur est donc défini comme un dispositif électronique capable de transformer une
grandeur physique, chimique ou biologique mesurable en une grandeur électrique, qui
est généralement une tension, une intensité ou un courant (Asch,1993). En ce qui
concerne le biocapteur, celui-ci est composé d'une partie moléculaire qui agit comme
récepteur biologique et d'une partie physique appelée transducteur. Son principe de
fonctionnement est basé sur l’interaction de l'élément biologique avec le substrat à
analyser. Ses deux composantes principales sont :
- Le matériau biologique qui est l’élément sensible d'un biocapteur conçu pour
reconnaître sélectivement l'espèce spécifique à analyser, appelée analyte. Diverses
entités biologiques peuvent être utilisées à cette fin, notamment les enzymes, les
anticorps, les antigènes, les cellules, les tissus et l'ADN. La composante biologique
réagit avec l'échantillon à analyser. Elle capte donc l'analyte, pour traduire cette
réaction en un signal qui est quantifiable par le transducteur. Cependant, leur
utilisation dans des environnements du monde réel était limitée et ils ont réussi à
détecter les substances cibles dans seulement des conditions expérimentales
spécifiques et contrôlées en laboratoire (Simpson et al., 1998). Les réponses des