Nouveaux outils de mesure pour un screening rapide des mycotoxines.Lise BARTHELMEBS (UPV)

1. Sûreté alimentaire
Quelles 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

2. 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 NOGUER
IMAGES, EA 4218
Université de Perpignan Via Domitia
FP7-ICT-2013-10
Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD

3. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques :
MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs
Principe du BIOCAPTEUR à transduction électrochimique
Mycotoxine
Cible
Enzyme
Anticorps
Cellule...
Elément
biologique
immobilisé
Reconnaissance
Carbone
Silice
Or…
TRANSDUCTEUR
SIGNAL
Électrode
Fibre optique
Quartz piézo-électrique
Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD

4. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques :
MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs
Recherche d’ Eléments de Reconnaissance SPECIFIQUES et ROBUSTES
MIPs
APTAMERES
MIPs : polymère synthétique
Différences :
Nature / structure
Aptamères : ADN ou
ARN simple brin
Caractéristiques communs :
Sélectivité
Robustesse
Faible cout
Disponibilité / Facilité de synthèse
Haute compatibilité avec les transducteurs électrochimique
Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD

5. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques :
MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs
MIPs
Molecular Imprinted Polymers : polymères synthétiques qui possèdent une
cavité complémentaire ET spécifique de la molécule cible
Polymerisation
Élution
+
+
Mycotoxine
cible
Monomère
MIPs
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
Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD

6. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques :
MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs
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 …)
Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD

7. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques :
MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs
Aptamères
Petits oligonucléotides ADN ou ARN simple brin (20‐100 bases), sélectionnés in
vitro présentant une forte affinité et spécificité pour une molécule cible.
Combinatorial Library
5’
Constant
region
Random sequence
30 N
Mycotoxin
target
3’
Constant
region
Candidates DNA
(around 1015 molecules)
+
Round 1
Binding
Partitioning
2 to (n-1)
Round
SELEX
Purification
Aptamers
characterization
(Kd, LOD…)
Clone and
Sequence
Round n
Elution
PCR
Amplification
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
Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD

8. 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
Aptacapteur : détection de l’OTA dans le vin (Barthelmebs et al, Sens. Actuators B, 2011)
Prétraitement
sur colonne
PVP
OTA

Mesure
OTA
L’ensemble des méthodes actuelles publiées:
Analyses rapides (30 min à 1h)
Reproductibles
LOD en dessous des valeurs des normes
[OTA] dans
l’échantillon
Barthelmebs et al, SNB, 2011.
Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD

9. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques :
MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs
CONCLUSIONS et PERPECTIVES
MIPs et APTAMERES  CARACTERISTIQUES IDEALES POUR LES « BIO »
CAPTEURS
 Seuils de détection dans les normes EU
 Stockage et manipulation à température ambiante
 Manipulation simple
 Méthode rapide
TRANSFERT : Outils analytiques pour l’industrie
 Intégrer ces capteurs en ligne
 Les rendre réutilisables
 Augmenter leur robustesse
 Coupler la préparation de l’échantillon à l’analyse
Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD

10. Les applications potentielles des nouvelles méthodes analytiques :
MIPs et aptamères pour le développement de biocapteurs
CONCLUSIONS et PERPECTIVES
FP7 BIOFOS 2013‐2016
 Reusable aptamer sensor
system, based on optical
interference and lab‐on‐a‐chip
technology for food analysis
MIPS : Traitement de
l’échantillon
Aptamères : Biocapteur
 MIPs et APTAMERES pour biocapteur multi‐analytes :
Analyse d’une même famille de molécules  Mycotoxines
Analyse d’un d’aliment, avec la détection de plusieurs cibles de famille différentes
 Mycotoxine(s), Pesticide(s),Antibiotique(s) cible(s) ….
Barthelmebs Lise, IMAGES, UPVD

11. Merci pour
votre attention
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