Capteurs électrochimiques à base d'acides nucléiques pour la détection d’Escherichia coli et d’E. coli producteurs de toxines Shiga : avancées récentes

Introduction générale sur Escherichia coli et son importance

Les infections alimentaires causées par Escherichia coli (E. coli), particulièrement celles produisant des toxines Shiga (STEC), posent un défi de santé publique crucial en raison de leur capacité à provoquer des maladies graves. Leur détection rapide et fiable est indispensable. Ainsi, l’application des biocapteurs électrochimiques à base d’acides nucléiques devient de plus en plus pertinente en matière de sécurité sanitaire des aliments et de diagnostic clinique.

Principes fondamentaux des capteurs électrochimiques à base d’acides nucléiques

Les biocapteurs à base d'acides nucléiques électrochimiques exploitent généralement la reconnaissance spécifique entre une séquence ciblée d'ADN ou d'ARN et un brin complémentaire immobilisé à la surface d’une électrode. Cette interaction génère un signal électrochimique quantifiable, permettant la détection directe ou amplifiée du pathogène d’intérêt. Les principaux types de sondes comprennent l'ADN simple brin, les aptamères et l'ARN messager.

• ADN simple brin : couramment utilisés, ils détectent l'hybridation spécifique à l'ARN ou à l'ADN cibles.
• Aptamères : oligonucléotides sélectionnés par leur capacité à se lier à des cibles avec haute affinité.
• ARN messager : détecté notamment via la transcriptase inverse permettant une amplification du signal.

Avancées technologiques récentes

Techniques d'amplification électrochimique

Parmi les techniques récentes, l'amplification isotherme (LAMP, SDA, RCA) s'est avérée très utile grâce à sa simplicité technique, sa rapidité et sa forte sensibilité. Elles peuvent être directement couplées à une détection électrochimique pour accroître la sensibilité et simplifier les dispositifs constructifs pour des applications terrain.

Nanomatériaux et leur rôle dans l'amélioration des performances

L'intégration de nanoparticules d'or, d'argent, d'oxyde de graphène et de nanotubes de carbone offre une amélioration substantielle de la sensibilité, de la vitesse de réaction et de la stabilité des capteurs. Les nanomatériaux amplifient la surface effective, favorisent le transfert d'électrons et améliorent l'immobilisation des probes génétiques spécifiques.

Aptasenseurs pour E. coli producteurs de toxines Shiga

Les aptamères attirent de plus en plus l’attention en tant que molécules de reconnaissance pour des STEC spécifiques grâce à leurs avantages : haute spécificité, résistance chimique et thermique et facilité d'immobilisation à la surface d’électrodes.

Applications et défis actuels

Exemples d'applications en sécurité alimentaire

Les biocapteurs électrochimiques à base d'acides nucléiques ont été employés avec succès pour détecter divers sérotypes d'E. coli dans différentes matrices telles que le lait, la viande et les légumes verts, avec un seuil de détection allant jusqu’à quelques unités formant colonie par mL (CFU/mL), respectant les normes réglementaires.

Défis liés à leur mise en œuvre industrielle

Bien que prometteurs, certains défis doivent être surmontés, notamment la complexité des échantillons alimentaires, qui impose des procédures d’extractions préalables ou des étapes d'épuration pour éliminer les composés interférents. La robustesse et l’intégrabilité des capteurs dans des dispositifs portables facilement utilisables sur le terrain constituent d'autres défis à résoudre.

Perspectives et opportunités futures

La tendance future consistera à intégrer ces capteurs dans des dispositifs miniaturisés dotés d’une connectivité numérique, permettant une surveillance en temps réel de la contamination alimentaire. Le développement de systèmes multiplex électrochimiques, capables de détecter simultanément diverses cibles pathogéniques dans un même échantillon, représente également un axe prioritaire.

Conclusions

Les récents progrès dans les capteurs électrochimiques à base d’acides nucléiques offrent un grand potentiel pour le diagnostic rapide et sensible des contaminations liées à E. coli, particulièrement des souches productrices de toxines Shiga. Malgré certains obstacles techniques, l'évolution vers une automatisation accrue, associée à l'apport des nanotechnologies et des systèmes miniaturisés, dessine aujourd'hui un horizon prometteur pour leur intégration à grande échelle au sein des systèmes de sécurité sanitaire alimentaire.

Source : https://ift.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1541-4337.13132