Produites par des micro-algues et consommées par les coquillages (huîtres, moules, palourdes…), les biotoxines marines (ou phycotoxines) peuvent produire des troubles graves chez le consommateur (intoxications diarrhéiques, paralysantes, amnésiantes ou neurologiques). La prolifération des espèces de micro-algues productrices de toxines ne pouvant être contrôlée, il est, de fait, impossible d'éviter que les coquillages ne se contaminent. Ainsi, afin de prévenir l'exposition des consommateurs à ces toxines, une surveillance constante est assurée dans les zones de production par un réseau de laboratoires côtiers tels que l'Ifremer. Depuis plusieurs mois, des discussions sont en cours au niveau communautaire pour remplacer les tests de toxicité chez la souris qui constituent la méthode de référence pour la surveillance de la qualité sanitaire des coquillages. Dans ce contexte, nous avons développé une mallette de patch-clamp sur puce pouvant répondre à ce besoin de surveillance sur site, au sein des laboratoires côtiers. Une méthode de détection basée sur les performances reconnues du patch-clamp permettrait de déterminer le profil toxinique (nature et quantité individuelles) et fournirait une réponse qualitative et/ou quantitative avec une limite de quantification très inférieure au seuil de salubrité. La mallette de patch-clamp «
Toxint’patch »
[1], signe l’aboutissement de 7 années de développements technologiques menés au sein de l'
équipeBiomics sur le patch-clamp planaire ou patch-clamp sur puce silicium. Ce projet transverse a bénéficié des compétences pluridisciplinaires du DTBS sur les aspects microtechnologies et du Grenoble Institut des Neurosciences pour les étapes de validation biologique. Après avoir breveté le concept
[2], nous avons, en collaboration avec le DTBS, optimisé les propriétés de la puce silicium
[3], dédiée par exemple à la détection de toxine peptidique de scorpion (iberiotoxine) ou de phycotoxine non-peptidique de type
PSP (gonyautoxine) ciblant des courants potassium ou sodium
[4].
L’intégration de la puce silicium au sein d’une mallette a nécessité l’assemblage et la validation de modules pneumatiques de fluidique parallélisée et automatisée, le couplage d’une carte électronique 9 sites et le développement d’un logiciel dédié (
Figure 1).
Figure 1 : Mallette Toxint’patch (ouverte A, fermée B) composée en son centre de l’assemblage pneumatique de la puce silicium (zoom dessous), de part et d’autres des modules automatiques de gestion des fluides, dans l’étage inférieur une carte électronique 9 voies et connectée à un PC externe.
Les performances électroniques de la carte Toxint'patch sont comparables à celles du système commercial de référence et permettent d’enregistrer des courants de centaines de picoAmp (
Figure 2), suffisants pour détecter et doser des agents toxiniques.
Ce dispositif de détection transportable pourrait se décliner à d’autres applications comme le contrôle des eaux de baignade ou l’agro-alimentaire; la bio-défense ou pourrait aussi être embarqué lors d’
expéditions d’étude du phytoplancton des océans ou de suivi de l’évolution d’écosystèmes particuliers.
PSP : paralytic shellfish poisoning (toxines paralysantes)