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phobes,maisde façonnonspécifiqueet avecunestabilité
limitée. L’immobilisation spécifique et efficacedesRO à la
surfacede transducteursest uneétape-cléencoredélicate.
Un environnement hydrophobe est requis pour préserver
leur structure et leur fonction. Différents supports de taille
nanométrique sont utilisés, associés à desméthodes de
mesuredessignauxgénérés lorsde ladétectionde ligands
odorants.
DesnanovésiculesporteusesdeROpeuvent êtregreffées
surdesnanotubesdecarboneàsimpleparoi, à labasede
transistors à effet de champ (FET pour FieldEffect Tran-
sistor) ou sur des nanotubes de polymère conducteur, la
conductance de ces dispositifs étant modifiée lors de la
détection spécifiquede l’odorant ligandduRO, avec une
sensibilitéde l’ordredu femtomolaire (10
-15
M)
(5)
. Récem-
ment, l’expressiondeRO fusionnésàuncanal s’ouvrant lors
de lastimulationodorante, de façonàmodifierdirectement
lepotentiel électriquemembranaire apermis de suivre la
réponsedesROen temps réel enaméliorant la stabilitédu
biosenseur, toujoursavecune forte sensibilité
(6)
.
LegreffagedesROportéspardesnanoliposomespeutéga-
lement s’effectuer viadesanticorpsciblant spécifiquement
leRO ou une étiquetteportéepar leROpour leur capture
spécifique, sur desélectrodesd’or fonctionnalisées (figure
3),desméthodesélectrochimiquescomme laspectroscopie
d’impédancechimique (
7
, figure4), ouoptiquescomme la
résonanceplasmoniquedesurfacepermettantdedétecter
la liaisond’un ligandodorant sur lesRO, autour de10
-11
M.
La liaison d’un ligand odorant sur unROdéposé sur des
cristauxdequartzmodifie sa fréquenced’oscillation.
Alternativement, uneétiquette6-Hisapermisdegrefferdes
ROportés par des nanoliposomes sur des électrodes en
or préalablement modifiées avec un complexeNTA (acide
nitrilotriacétique)-cuivre, sansanticorps intermédiaire. L’ion
cuivrepeut servirdesonde redoxenvoltamétrie, technique
rapide, efficace, et miniaturisable
(8)
, avec une limite de
détectionautour dupicomolaire (10
-12
M).
LesROporteurs d’étiquette 6-His peuvent aussi êtrepuri-
fiés par affinité sur des billesmagnétiques de nickel, puis
d’humidité. Leur sensibilitépeut s’avérer insuffisante selon
lesapplicationsciblées, et ladiscriminationd’unodorant au
seind’unmélangedélicate,par rapportàcellesde l’olfaction
animale.
Lesderniers-nez: lesnezbioélectroniques, oubiosen-
seursolfactifs
Lesystèmeolfactif animal aétéoptimiséaucoursde l’évo-
lutionpour détecter, discriminer, et identifier des odorants
mêmeprésents en infimequantité, parmi les centaines de
milliers d’odorants existants. Ses capacités intrinsèques
en font donc un processus biologique pertinent àmimer
ouutiliser pour concevoir denouveauxdispositifshybrides
bioélectroniques. Il paraît donc très intéressant de rempla-
cer lesélémentssensiblesartificielsdesnezélectroniques,
dont la stratégie de discrimination des odeurs est basée
exclusivement sur une reconnaissancede tendances d’un
réseaudesenseurs,pardesprotéinesde liaisonauxodeurs,
des cellules exprimant des récepteurs olfactifs (RO) à leur
membrane, oumêmedesRO eux-mêmes. Ces protéines,
codées par l’unedes plus grandes familles degènes, ont
étémisesenévidenceparAxel etBuck (prixNobel dephy-
siologieetmédecineen2004), et leur rôlepremierestde lier
lesodorantspour transduire leurmessagechimiqueenun
signal électriquedécodédans les aires cérébrales enune
information olfactive. Ledéveloppement de «nez bioélec-
troniques»permettraitdebénéficierde leur reconnaissance
moléculaire naturellement optimisée, et de leur sensibilité
intrinsèque, pour pallier les limitesdesdispositifsactuels.
Toutefoisplusieursdéfisdoivent être relevéspour l’élabora-
tiondecesbiosenseursolfactifs,depuis lapréparationdes
RO, leur immobilisation, et lesuivi de leur réponse fonction-
nelle, par desméthodes électrochimiques, électroniques,
optiques, oude résonance (voir compilationdans
(1)
).
Stratégiesd’obtentiondes récepteursolfactifs
La dispersion dans lamuqueuse olfactive des neurones
portant lesmêmes RO rend impossible la purification de
ces récepteursàpartir dece tissu.
LesRO,protéinesmembranairesprésentantuneceinture très
hydrophobe, sont demanipulationdélicate, et leur expres-
sion resteune tâchedifficile. Pour optimiser leur repliement
et leur adressagemembranaire, différentes stratégies de
productionensystèmeshétérologuessontmisesenœuvre,
en cellules demammifères, d’insectes, levures, oubacté-
ries
(2)
. La synthèse en système acellulaire (transcription/
traduction
in vitro
), se révèle également un outil efficace
(3)
. LesROpeuvent ensuite êtrepréparés sous formede
nanoliposomes naturels oude nanovésicules, en tant que
fractionsmembranaires,micellesounanodisques,oupurifiés
enprésencede surfactants (revuedans
(4)
).
Évolutiondes techniquesd’immobilisationdesROsur
différentsnano-supports, etméthodesdedétectionde
leur réponse
Les nanoliposomes ou nanovésicules porteurs de RO
peuventêtre immobilisésdirectement surdessurfaceshydro-
Figure3-
Représentationduprototypedenez
bioélectroniqueduprojeteuropéenBOND (A).
Desodorantsportéspar l’airatteignent lesélectrodes
d’undispositifbioélectronique (B), sur lesquelles
sontdéposéesdesvésiculesde taillenanométrique
portantà leursurfacedesRO (C).LesROactivéspar
desodorantsadéquats initientunsignal (D)dont
l’analyse indique laprésenced’odorantscibles
(dehttp://bondproject.org/).
A
B
C
D
