Tests sensibles exploitant la reconnaissance de peptides et aptamères pour une détection sur site de cellules et spores bactériens dans le lait et la viande – Siena

L’intoxication alimentaire est la première cause d’hospitalisation de par le monde. Or, les méthodes actuelles de détection des agents pathogènes sont coûteuses et lentes ou nécessitent du matériel génétique pré-purifié et des instruments sophistiqués. Elles ne sont pas applicables sur site pour permettre la traçabilité alimentaire. Ces considérations s'appliquent notamment à Campylobacter, qui est la cause bactérienne la plus courante de gastro-entérite humaine dans le monde, et à Bacillus cereus qui est le principal microbe associé aux aliments pour bébé et le troisième agent responsable des toxi-infections collectives d'origine alimentaire en Europe.
Nous proposons une recherche innovante et ambitieuse pour fournir un test à faible coût basé sur la reconnaissance de petits peptides et aptamères et d’un capteur électrochimique connecté à une instrumentation portable pour l'analyse de proximité des aliments. Les biocapteurs électrochimiques exploitent la spécificité et la sensibilité des systèmes biologiques dans de petits dispositifs peu coûteux, offrant une alternative robuste aux méthodes conventionnelles. Ils permettent l'analyse et le criblage des aliments pendant toutes les phases de la production, fournissant des outils efficaces pour garantir la sécurité alimentaire.
Un premier point fort du projet consiste à identifier de nouvelles sondes spécifiques vis-à-vis des pathogènes d’intérêt. Un criblage d'affinité à grande échelle basé sur la méthode de «phage display» sera utilisé pour sélectionner des peptides spécifiques qui lient les épitopes de surface des bactéries ciblées. Un test colorimétrique basé sur des nanoparticules d'or va également permettre d’optimiser les aptamères pré-sélectionnés. Les performances de reconnaissance de l’ensemble des peptides et aptamères seront évaluées après greffage sur biopuce, à l'aide d'une plateforme de multidétection à haut débit par résonance plasmonique de surface en imagerie (SPRi). Enfin, les peptides et/ou aptamères sélectionnés ayant l'affinité la plus élevée seront utilisés pour la construction du biocapteur électrochimique portable et multiplex pour diagnostiquer les pathogènes d'origine alimentaire. Un deuxième point original concerne la fabrication du dispositif de mesure à l'aide de la technologie d'impression 3D de modélisation par dépôt en fusion qui offre le meilleur rapport prix / performances pour le prototypage de la production à petite échelle. Un troisième point fort du projet concerne la validation du dispositif électrochimique. La détection de Campylobacter dans la viande de volaille sera effectuée sur C. jejuni, C. coli, C. lari, C. upsaliensis et C. fetus, car ces souches causent plus de 90% de campylobactérioses humaines. Les tests de détection de B. cereus dans le lait seront effectués à l'aide de la collection de l’INRAE contenant des souches de B. cereus isolées de lactariums et d’échantillons de toxi-infection (> 500 souches). Finalement, le dispositif sera optimisé pour contrôler la présence de spores et de cellules végétatives de B. cereus dans les laits maternels et les formules infantiles. Il n'existe actuellement aucun test portable de ce type pour le diagnostic des agents pathogènes dans les échantillons d'aliments dans l'UE. Notre biocapteur électrochimique devra permettre d’améliorer l’identification in-situ des pathogènes à l’origine de toxi-infections alimentaires pour accéder à une meilleure sécurité alimentaire et sanitaire.