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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5. Exemples de développement de nez bioélectroniques
5.1 Consortium européen
Les projets européens SPOT-NOSED suivi de BOND fournissent un exemple de développement de nez bioélectronique, basé sur l'utilisation de récepteurs olfactifs portés par des liposomes naturels de taille nanométrique (nanosomes) comme éléments sensibles d'un réseau électrochimique, pour détecter spécifiquement des odorants cibles dans des milieux complexes. Ces projets ont des applications potentielles dans le diagnostic médical, mais aussi pour le contrôle qualité dans le domaine des cosmétiques ou de l'agroalimentaire, la sécurité et l'environnement.
Le consortium européen réuni pour développer ces nanobiocapteurs olfactifs a été constitué de chercheurs pluridisciplinaires (biologie, physico-chimie des surfaces, nano-ingénierie, nanoélectronique...) des laboratoires partenaires : l'unité Neurobiologie de l'Olfaction et Modélisation en Imagerie (NOeMI), devenue NeuroBiologie de l'Olfaction (NBO) de l'INRA Jouy-en-Josas pour l'expression des récepteurs olfactifs et leur greffage spécifique via un anticorps sur des nanoélectrodes fonctionnalisées, le Centro Nacional de Microelectronica de Barcelona, en Espagne, pour la fabrication des nanoélectrodes, l'Institut des Sciences Analytiques de l'Université Lyon 1 pour la fonctionnalisation des nanoélectrodes et la mise au point des mesures d'impédancemétrie, l'Université de Barcelone, en Espagne, pour l'intégration des nanobiocapteurs, le Politechnico di Milano, en Italie, pour l'amplification du signal provenant des nanoélectrodes, l'Universita di Salento, en Italie, pour la modélisation des propriétés électriques des récepteurs olfactifs.
HAUT DE PAGE5.1.1 Nanosomes porteurs de récepteurs olfactifs
À partir de l'identification de la séquence des récepteurs olfactifs les plus pertinents pour suivre la présence d'un odorant cible (§ 3.2...
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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).
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(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).
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(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).
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(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).
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(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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