Pourrait-on surveiller une large gamme de pollution des océans à l'aide d'un réseau de biocapteurs?
On pensait naïvement que les océans étaient assez vastes pour absorber les marées noires, les déchets toxiques, les plastiques flottant à la dérive et autres détritus, mais il est clair que le problème de leur pollution s'accélère. «Pour mettre au point des capteurs capables de détecter les toxines en mer, il fallait choisir les composés à surveiller parmi les milliers qui finissent dans l'environnement marin», déclare le professeur Jan van der Meer, microbiologiste à l'université de Lausanne en Suisse, et coordinateur du projet BRAAVOO. «Notre projet a décidé de cibler des polluants fréquents, pour lesquels il n'existait pas de méthode d'analyse facile à utiliser.» Le projet BRAAVOO a mis au point un dispositif unique à base de capteurs biologiques et de plusieurs techniques, qui permet de détecter simultanément des antibiotiques, des toxines d'efflorescences algales, des perturbateurs endocriniens venant des peintures, des dérivés du pétrole, et des métaux lourds toxiques. Le consortium de huit entreprises et universités a terminé le projet de trois ans en 2016. Chaque partenaire a conçu un élément du système de surveillance afin de réaliser le système de détection, complet et automatisé. Le dispositif intègre trois types de capteurs: des immunodétecteurs portant des anticorps spécifiques de certaines molécules biologiques, des capteurs bactériens, et un système pour détecter les toxines en utilisant des réactions dépendant de la lumière qui se produisent dans les algues. BRAAVOO associe notamment des biocapteurs très spécifiques avec des détecteurs plus généraux, à large spectre. «Nous voulions avoir quelques biocapteurs très spécifiques, ciblant par exemple un seul antibiotique ou une seule toxine d'algue. Cependant, avec de tels biocapteurs, nous risquions de manquer d'autres toxines, c'est pourquoi nous avons ajouté des biocapteurs très généraux, qui réagissent à n'importe quelle substance susceptible d'être toxique», explique le professeur van der Meer. Il n'est pas toujours facile de détecter une toxicité car on ne sait pas toujours quoi chercher, et le projet BRAAVOO a donc pris le parti de détecter les effets néfastes de substances chimiques sur des cellules, au lieu de détecter des substances connues pour leur toxicité. Comme le précise le professeur van der Meer: «L'étude des preuves de stress sur des bactéries représente un détecteur très sensible de composés toxiques ou de leurs combinaisons dans l'eau, susceptibles d'être toxiques pour d'autres êtres vivants». Les chercheurs de BRAAVOO ont utilisé trois méthodes ingénieuses de détection biologique dans leur appareil, qui a été conçu pour être intégré dans une bouée, à des fins d'analyse automatisée. Les immunodétecteurs portent un anticorps qui se liera aux composés ciblés. «À ce niveau l'innovation a été de détecter de très faibles changements dans la taille du complexe anticorps-cible, ce qui permet de miniaturiser le test», déclare le professeur van der Meer. Les capteurs bactériens utilisent des cellules lyophilisées, qui génèrent une bioluminescence en présence de leur cible, comme du mercure ou du cadmium. La quantité de lumière générée évalue le niveau de l'exposition à la substance. Le troisième capteur utilise des algues marines immobilisées sur de petites perles, exposées à un prélèvement dans une chambre d'incubation qui permet de détecter la fluorescence. Les tests réels du système se sont avérés difficiles, car «nous ne pouvions contrôler le niveau de pollution de la mer», souligne le professeur van der Meer. Les chercheurs ont donc utilisé un 'mésocosme', un réservoir pollué artificiellement et assez grand pour contenir le système. Ils ont ensuite testé avec succès le système au large des côtes irlandaises. La réalisation d'un prototype en vue de la commercialisation n'était pas le but du projet, par manque de ressources, mais le système de détection par algues est en cours de mise au point par la société Biosensor SRL en Italie.
Mots‑clés
BRAAVOO, biocapteurs, techniques microbiennes, analyse environnementale de l'océan, surveillance de la toxicité, immunocapteurs, bioluminescence, fluorescence, algues
