Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Jasmina Vidic : Ingénieur de recherche INRA - Virologie et Immunologie Moléculaires, UR892, INRA Jouy-en-Josas, France
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Édith Pajot-Augy : Directrice de recherche INRA - NeuroBiologie de l'Olfaction, UR1197, INRA Jouy-en-Josas, France
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Le diagnostic et le suivi de pathologies, dont les cancers et les pathologies infectieuses, représentent des enjeux majeurs dans le domaine de la santé. De nouveaux nanobiocapteurs, dont les éléments sensibles sont des récepteurs olfactifs, donnent la possibilité de développer des dispositifs de détection performants, bon marché, permettant une mesure quantitative et directe, sans marqueur. Cet article présente le principe de conception et les applications biomédicales des nez bio- électroniques. L'élaboration de ces biocapteurs est détaillée en décrivant la production des récepteurs olfactifs, les méthodes de leur immobilisation et de la détection des odeurs, ainsi que les apports de la miniaturisation. Enfin, des exemples de réalisations récentes sont fournis.
nanomédecine, nanobiocapteurs, récepteurs olfactifs, détection d'odorants, nanobiotechnologies, nez bioélectroniques
Diagnosis and monitoring of pathologies, including cancers and infectious diseases, represent major challenges in the field of healthcare. New nanobiosensors carring olfactory receptors as sensitive elements provide effective and cheap detection devices allowing a quantitative and direct measurement without any labeling. This article presents the design principle and the biomedical applications of bioelectronic noses. The elaboration of these biosensors is detailed by describing the production of olfactory receptors, the methods for immobilization and for odor detection, as well as the contributions of miniaturization. Finally, examples of recent implementations are provided.
nanomedicine, nanobiosensors, olfactory receptors, odorant detection, nanobiotechnologies, bioelectronic noses
Domaine : Nanobiotechnologies pour la santé
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : biologie moléculaire et cellulaire, nanomatériaux, fonctionnalisation de surfaces, électrochimie, résonance plasmonique de surface, nanoélectronique
Domaines d'application : diagnostic et suivi médical
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : –
Centres de compétence : INRA Jouy-en-Josas (NeuroBiologie de l'Olfaction), Université Lyon 1 (Institut des sciences analytiques)
Industriels : –
Autres acteurs dans le monde : Université de Barcelone (UB), Espagne ; Politechnico Milano, Italie ; Universita di Salento, Italie ; Université Nationale de Seoul (SNU), Corée du Sud.
Contact : [email protected], [email protected] http://www6.jouy.inra.fr/nbo
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DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Détection précoce de pathologies par des odeurs associées1. Contexte
Les odorants participent aux arômes, ils peuvent constituer une signature des états métaboliques ou pathologiques, ils émanent de drogues ou d'explosifs, signalent des polluants domestiques et environnementaux. Par conséquent, il y a un intérêt croissant pour l'émergence de technologies permettant l'évaluation rapide et non invasive des composés odorants volatils. Les dispositifs actuels de nez électroniques basés sur des semi-conducteurs d'oxyde de métaux ou des polymères conducteurs qui identifient spécifiquement des odorants gazeux sont en général lourds et coûteux et donc inadaptés pour l'élaboration de micro- et nanocapteurs qui pourraient mimer le système olfactif naturel. Par ailleurs, ils n'impliquent pas l'identification moléculaire des odorants, leur fonctionnement est perturbé en présence d'eau, et ils nécessitent une taille conséquente d'échantillon pour assurer une interaction optimale avec la surface du capteur. Il est donc extrêmement tentant de développer de nouveaux biocapteurs à base de récepteurs olfactifs, pour remplacer les éléments sensibles physico-chimiques des capteurs chimiques. Cela fournirait une nouvelle plate-forme capable de contourner les inconvénients des dispositifs bioélectroniques actuels. Avec la mise en évidence des récepteurs olfactifs et de la grande famille de gènes qui les codent , Axel et Buck (prix Nobel de physiologie et médecine en 2004) ont ouvert la porte à de multiples voies de recherche tant fondamentales qu'appliquées. Les récepteurs olfactifs comme de nombreux composés biologiques ont des propriétés électriques, ce qui rend possible l'élaboration de capteurs basés sur ces biomolécules.
L'approfondissement des connaissances sur l'olfaction est accompagné du développement rapide des nanotechnologies et de leur influence significative dans les divers secteurs médicaux. Les avancées des nanotechnologies offrent un potentiel considérable pour améliorer la vie des malades surtout lorsqu'elles se concentrent sur l'identification de la maladie, de sa cible, le choix des traitements, l'administration...
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Contexte
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BUCK (L.), AXEL (R.) - A novel multigene family may encode odorant receptors : a molecular basis for odor recognition. - Cell, 65, p. 175-187 (1991).
-
(2) - CLARK (L.C.), LYONS (J.C.) - Electrode systems for continuous monitoring in cardiovascular surgery. - Ann. N. Y. Acad. Sci., 102, p. 29-45 (1962).
-
(3) - PAJOT-AUGY (E.) - Diagnostic olfactif. - In odorat et goût : de la neurobiologie des sens chimiques aux applications agronomiques, industrielles et médicales. SALESSE (R.) et GERVAIS (R.), Éds., Quæ, chap. 31, p. 401-411 (2011).
-
(4) - SHIRASU (M.), TOUHARA (K.) - The scent of disease : volatile organic compounds of the human body related to disease and disorder. - J. Biochem., 150(3), p. 257-266 (2011).
-
(5) - SCOTT-THOMAS (A.), SYHRE (M.), EPTON (M.), MURDOCH (D.R.), CHAMBERS (S.T.) - Assessment of potential causes of falsely positive mycobacterium tuberculosis breath test. - Tuberculosis (Edinb.), 93(3), p. 312-317 (2013).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Bioelectronic Olfactory Neuron Device http://www.bondproject.org
HAUT DE PAGE2.1 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Institute for Bioengineering of Catalonia http://www.ibecbarcelona.eu
Institut des Sciences Analytiques, Université Claude Bernard, Lyon 1 http://isa-lyon.fr
Politechnico di Milano http://www.deib.polimi.it
Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione https://www.dii.unisalento.it/
Dept of Chemical and Biological Engineering, Seoul National University (SNU) https://eng.snu.ac.kr/node/9290
Unité NeuroBiologie de l'Olfaction (INRA) http://www6.jouy.inra.fr/nbo
Unité Virologie et Immunologie Moléculaires (INRA) http://www6.jouy.inra.fr/vim
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