Sûreté alimentaireQuelles innovations pour

la maîtrise des contaminants et l'authentification des produits

agricoles et alimentaires ?

> 13 & 14 novembre 2013 > Montpellier SupAgro INRA

www.rencontres-qualimediterranee.fr

Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD

ATELIER 1 : Nouveaux outils de mesures pour un screening rapide des mycotoxines

Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques :

MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs

Lise BARTHELMEBS, Georges ISTAMBOULIE, Nathalie PANIEL, et Thierry NOGUERIMAGES, EA 4218Université de Perpignan Via Domitia

FP7-ICT-2013-10

Elémentbiologiqueimmobilisé

Mycotoxine Cible

Reconnaissance

SIGNAL

ÉlectrodeFibre optique

Quartz piézo-électrique

TRANSDUCTEURCarbone

SiliceOr…

EnzymeAnticorpsCellule...

Principe du BIOCAPTEUR à transduction électrochimique

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Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs

Recherche d’ Eléments de Reconnaissance SPECIFIQUES et ROBUSTES

MIPsAPTAMERES

Caractéristiques communs :SélectivitéRobustesse Faible coutDisponibilité / Facilité de synthèseHaute compatibilité avec les transducteurs électrochimique

Différences :Nature / structure

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Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs

Aptamères : ADN ou ARN simple brin

MIPs : polymère synthétique

Élution 

Monomère

+Polymerisation

+

MIPsMolecular Imprinted Polymers : polymères synthétiques qui possèdent une cavité complémentaire ET spécifique de la molécule cible

Pour chaque mycotoxine : Soit MIPS décrite dans la littérature:   

Ochratoxine A, Aflatoxine B1, zearalenone, patuline, fumonisine B1….Soit MIPS doivent être synthétisées : 

Choix du monomère : modélisation

Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs

Mycotoxine cible MIPs

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Applications des MIPS en analyse : En  colonne MIPS affinité : Poster N°8 Polyintell et nombreuses publications Comme élément de reconnaissance dans un biocapteur 

Incubation de 

l’échantillon

Lavage pour éliminer les 

molécules non reconnues

Fixation de la mycotoxine cible aux MIPs → Modification de surface de l’électrode qui est mesurable par méthode électrochimique (Impédance, Voltammétrie Cyclique …)

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Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs

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Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs

AptamèresPetits oligonucléotides ADN ou ARN simple brin (20‐100 bases), sélectionnés in vitro présentant une forte affinité et spécificité pour une molécule cible.

SELEX

Clone and Sequence

Mycotoxin target

+

Partitioning

Binding

Round n PCR Amplification

Purification Elution

2 to (n-1) Round

Candidates DNA (around 1015 molecules) Round 1

Combinatorial Library

Random sequence

Constant region

Constant region

5’ 3’30 N

Aptamers characterization

(Kd, LOD…)

Pour chaque mycotoxine : Soit aptamère décrit dans la littérature:   

Ochratoxine A, Aflatoxine B1,et M1, zearalenone, patuline, fumonisine B1….Soit l’aptamère doit être synthétisé : 

SELEX 

Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs

Applications des aptamères en analyse : Comme élément d’affinité en colonne SPE : nombreuses publications Comme élément de reconnaissance dans un biocapteur : nombreuses publications

Barthelmebs et al, SNB, 2011.

L’ensemble des méthodes actuelles publiées: Analyses rapides (30 min à 1h)ReproductiblesLOD en dessous des valeurs des normes

Prétraitement sur  colonne 

PVP 

Mesure

OTA

OTA

[OTA] dans l’échantillon

Aptacapteur : détection de l’OTA dans le vin (Barthelmebs et al, Sens. Actuators B, 2011)

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CONCLUSIONS et PERPECTIVES

MIPs et APTAMERES    CARACTERISTIQUES IDEALES POUR LES « BIO » CAPTEURS 

Seuils de détection dans les normes EU Stockage et manipulation à température ambianteManipulation simpleMéthode rapide

Intégrer ces capteurs en ligne Les rendre réutilisables Augmenter leur robustesse Coupler la préparation de l’échantillon à l’analyse

TRANSFERT : Outils analytiques pour l’industrie 

Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs

Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques : MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs

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MIPs et APTAMERES pour  biocapteur multi‐analytes :Analyse d’une même famille de molécules  MycotoxinesAnalyse d’un d’aliment, avec la détection de plusieurs cibles de famille différentesMycotoxine(s), Pesticide(s),Antibiotique(s) cible(s) ….

FP7 BIOFOS 2013‐2016  Reusable aptamer sensorsystem, based on opticalinterference and lab‐on‐a‐chip technology for food analysis

MIPS : Traitement de l’échantillonAptamères : Biocapteur

CONCLUSIONS et PERPECTIVES

w w w . r e n c o n t r e s ‐ q u a l i m e d i t e r r a n e e . f r

Merci pour votre attention