Biocapteurs pour la surveillance des polluants dans l’environnement

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.