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Bacteria sensors for gene induction and coupled to optic fibers for sensitive detection

Le bon état de santé d’une communauté repose d’abord sur la qualité de son eau potable. Des précautions doivent donc être prises pour surveiller les niveaux de contaminants dans les systèmes d’approvisionnement en eau. Les infrastructures qui supportent les systèmes de contrôle de la qualité de l’eau coûtent annuellement au niveau mondial plusieurs milliards de dollars. Il y a plusieurs sources de contamination responsables de l’altération de la qualité de l’eau, généralement classifiées soit comme biologiques (relatives aux agents infectieux), soit comme chimiques (relatives aux composés toxiques). De nombreuses méthodes de détection existent, la plupart sensibles et précises, mais également exigeantes au niveau technique (expertise et équipements de laboratoire), et coûteuses en temps. La méthode de détection idéale devrait reposer sur une technologie transportable, rapide, simple à utiliser et accessible. Notre équipe multidisciplinaire travaille présentement sur une plate-forme de détection constituée de capteurs sur fibre optique qui s’est avérée très efficace pour détecter les bactéries. Afin d’étendre l’applicabilité de la plate-forme, nous nous sommes inspirés de ce premier succès pour développer une nouvelle approche où des gènes bactériens sont incorporés aux composantes du senseur. Ainsi, la capacité naturelle des bactéries à déceler des composés chimiques sera exploitée par ingénierie génétique en construisant des souches aptes à sentir quand les niveaux de contaminants chimiques atteignent un niveau alarmant. Le signal sera transmis à la fibre optique par la production de la protéine de fluorescence verte (GFP), fusionnée au système de senseur chimique bactérien. Nous optimiserons notre plate-forme de capteurs sur fibre optique en combinant la sensibilité de la technologie photonique avec la puissance de la biotechnologie pour la surveillance de la qualité de l’eau potable. Nous développerons ainsi des senseurs bactériens sensibles aux contaminants tels que le plomb, l’arsenic, le cadmium et des antibiotiques.

Nos capacités à utiliser le génie génétique et les connaissances sur les différents types de régulation chez les bactéries peuvent donc ouvrir la voie à une approche qui repose sur les capacités des bactéries à réagir à leur environnement pour en faire des systèmes de détection. En parallèle, la même expertise et les mêmes outils génétiques peuvent être utilisés pour développer un système d'induction chez les bactéries. Un tel système d'induction peut donc être conçu pour la production à haut rendement de protéines utiles. L'optimisation du contrôle des gènes pour avoir une modulation aussi performante que possible se fera en même temps pour la production de protéines et pour développer un système de détection sensible.

Jonathan Perreault

Professeur adjoint
INRS

Contribution du CRIBIQ

477 000 $

Partenaires

 Industriels participants : 

SPI - DGel Electrosystem - Odysée Biotech

 

    IRPQ :

INRS-Institut Armand-Frappier  Université du QUébec en Outaouais (UQO)