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Des bactéries sentinelles à bord de drones

Posté par le dans Biologie de synthèse
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Une équipe de 15 étudiants - issus de différentes écoles - va présenter à la compétition internationale iGEM de biologie de synthèse (à Boston, en octobre 2016) un nouveau moyen de détection de la pollution aérienne, basé sur des bactéries embarquées. A découvrir au VILLAGE des INITIATIVES qui se tient pendant les trois jours du FESTIVAL VIVANT du 15 au 17 sept 2016 sur le Campus de l’Université Paris Diderot
 
article de Clément Lapierre de l’équipe iGEM IONIS
 
La pollution atmosphérique est un problème contemporain à partir de laquelle se pose beaucoup de questions et problématiques. En effet, outre ses effets sur la santé et l'environnement, nous ne sommes toujours pas en mesure de quantifier précisément les composés toxiques présents dans l'air. À l'heure actuelle, les stations fixes seulement peuvent obtenir ces données. Cependant, elles ont un rayon de précision faible et ne peut pas mesurer la pollution dans les zones qui sont difficiles à atteindre. Pour répondre à cette question, nous proposons d'utiliser les biotechnologies et le génie génétique pour concevoir une bactérie génétiquement modifiée
  - par l’ajout d’un plasmide étranger - chargée dans un drone, capable de détecter des composés organiques volatils (COVs). Ces COVs, connus pour leurs effets cancérigènes et reprotoxiques, sont un enjeu majeur pour la santé publique et l'environnement.
Notre expertise se concentre sur le toluène, un COV répandu dont la concentration moyenne est d'environ 10,8 ug / m3 dans les zones urbaines. Nos bactéries - en l’occurrence Escherichia Coli – sont modifiées afin de réagir à la présence de toluène en devenant lumineuses ! Une mesure de la bioluminescence permet de détecter et de quantifier les niveaux de toluène dans l'air ambiant.
Ce système est une totale innovation par rapport aux moyens de détection du toluène actuellement existants, en comparaison desquels il a de multiples avantages: premièrement, la où le temps de détection requis est actuellement de plusieurs semaines, nous permettons l'obtention de résultats en quelques heures. De plus, les appareils de mesure actuels souffrent d'importants taux d'erreur, pouvant aller jusqu'à 40%, là où notre solution offre un taux d'erreur théorique de 0%, du fait de la reconnaissance spécifique du polluant par la molécule de détection.
Tout cela est permis par l'utilisation de la bioluminescence, clef de voûte de notre projet. D'autres types de reporteurs existent, comme les chromoprotéines ou la fluorescence, mais ils ne permettent qu'une réponse de type oui/non, tandis que la bioluminescence est un signal quantifiable nous permettant de définir les concentrations de polluants présentes dans l'air par analyse du signal.
A l’heure actuelle, nous terminons la mise au point du système biologique, et allons commencer les tests de détection du polluant en laboratoire. Le drone est également en construction, et sera lui aussi testé et calibré. 
Nous allons partir, en octobre, présenter ce projet au Massachussetts Institute of Technology (M.I.T), lors de la compétition internationale de biologie de synthèse (iGEM) à laquelle nous prenons part. Une fois la preuve de concept validée, nous souhaiterions améliorer notre projet, qui peut servir dans de nombreux domaines, les plus évidents étant le suivi de la qualité aérienne et les mesures environnementales. Cependant, les possibilités de cartographie de notre projet pourraient être utilisées à d’autres fins, comme la détection de fuites de composés le long d’un pipeline, ce qui serait très utile dans le secteur de l’industriel. Nous serons également à même de réaliser des cartographies de pollution sur des chantiers ou des zones précises, ce qui pourrait avoir une grande importance dans le domaine de l’immobilier. Nous pensons également à de nombreux développements possibles, comme le remplacement du hardware actuel (le drone) par un dispositif rendant possible la détection de la pollution intérieure, un problème de plus en plus important. Enfin, même la cellule en elle-même peut être modifiée pour permettre la détection de différentes substances : il nous suffit de changer la molécule responsable de la détection pour changer le polluant détecté.
 
Présentation du projet
Pour soutenir le  projet sur Kickstarter
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Docteur en sociologie, enseignant chercheur, responsable du pôle SHS à Sup'Biotech Paris.
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Invité mercredi 14 avril 2021

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