Biocapteurs pour le contrôle de la toxicité des eaux : application des bioélectrodes algales

Abstract

L'amélioration de la qualité de l'environnement passe par la réalisation de contrôles de toxicité in situ et en continu des sources de pollution ou des milieux contaminés, à l'aide de systèmes automatisés à réponse rapide. Les systèmes donnant une réponse en temps réel permettent d'intervenir immédiatement à la source, d'interrompre le rejet d'un flux toxique et de prévenir ainsi les accidents de pollution. Ce type de stratégie ne peut être développé qu'au moyen de biocapteurs : les méthodes d'essais conventionnelles n'autorisent que des contrôles de toxicité épisodiques, en laboratoire, effectués dans des conditions statiques quelque peu éloignées des conditions dynamiques. Nous nous sommes intéressés à la mesure de l'activité photosynthétique d'algues unicellulaires immobilisées. La photosynthèse induite par des stimuli lumineux est en effet un processus dont la réponse est immédiate et aisément mesurable à l'aide de transducteurs électrochimiques. Il apparaît donc intéressant d'utiliser ces réactions photosynthétiques pour la détection des polluants. Deux dispositifs mesurant l'activité photosynthétique d'algues unicellulaires ont été testés. Le premier dispositif mesure le transfert d'électrons le long de la chaîne photosynthétique lors d'une illumination des micro-organismes. Le second système permet de quantifier la production d'oxygène résultant de cette excitation lumineuse. La mesure du transfert d'électrons photosynthétiques nécessite l'addition d'une substance oxydo-réductible (médiateur) dans le milieu pour capter ces électrons. De la série de médiateurs testés, seuls les dérivés à caractère lipophile (2,6-diméthylbenzoquinone et p-benzoquinone) ont permis de mesurer un transfert d'électrons. Toutefois la durée de vie de ce biocapteur s'est révélée limitée à moins de 24 heures, ce qui exclut toute utilisation en continu. Le second dispositif développé présente en revanche une longévité d'une semaine, ce qui le rend intéressant en vue d'une utilisation in situ. Les performances de ce capteur à oxygène ont été testées sur des produits de type herbicides, cyanures, métaux et comparées aux valeurs obtenues à l'aide de tests algues classiques ou de méthodes de détection rapide de la toxicité.

Development of a Biosensor for Environmental Monitoring Based on Microalgae Immobilized in Silica Hydrogels

“…Real time analysis offers the advantage of detecting rapidly the presence of pollutants before they cause any damage. Such a strategy is only possible through biosensors [6]. …”

Les herbicides inhibateurs du photosystème II, effets sur les communautés algales et leur dynamique

“…«Oxygène Evolution Assay », TURBAK étal. 1986), d'autres plus récemment, ont expérimenté des systèmes de bioélectrodes algales à base de sondes oxymétriques afin d'estimer la toxicité d'eaux contaminées par des herbicides (NAESSENS et TRAN-MINH, 1994 ;PANDARD et al, 1993 ;PANDARD et VASSEUR, 1992). Ces bioélectrodes ne sont pas plus sensibles que les tests basés sur la croissance algale de monocultures (elles ne le sont pas moins non plus, PANDARD étal., 1993), mais, comme pour les tests basés sur la fluorescence algale, la réponse est beaucoup plus rapide.…”