[L’industrie c’est fou] Détecter des mines antipersonnel avec des bactéries fluorescentes

Des chercheurs israéliens de l’université hébraïque de Jérusalem ont développé une souche de bactérie E. coli génétiquement modifiée pour briller en présence de gaz émis par des mines terrestres.

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[L’industrie c’est fou] Détecter des mines antipersonnel avec des bactéries fluorescentes
Bactéries luminescentes encapsulées dans des billes réagissant à la présence d'une mine terrestre antipersonnel PRB-M35 enfouie dans le sable.

La détection de mines terrestre, dont le diamètre dépasse rarement les quelques centimètres, est un exercice à la fois difficile, coûteux et dangereux. Pourquoi ne pas utiliser des bactéries ? Cette idée, proposée en 1999 par un chercheur américain, a été reprise par une équipe de l’Université hébraïque de Jérusalem, qui travaille depuis plusieurs années à la modification de bactéries E. coli pour qu’elles brillent en présence d’un produit associé aux explosifs.

Quelques bricolages génétiques

En 2017, les chercheurs avaient partagé dans un article de Nature Biotechnology leur nouvelle méthode de détection du 2,4-dinitrotoluène (2,4-DNT), un sous-produit du trinitrotoluène (TNT) qui s’infiltre dans le sol entourant une mine terrestre. En bricolant le matériel génétique de la bactérie E. coli, naturellement sensible à la présence de 2,4-DNT, et en y ajoutant celui d’une bactérie marine fluorescente, les chercheurs ont pu organiser des séquences d’ADN pour qu'elles agissent comme des interrupteurs marche/arrêt, auprès de gènes provoquant l’expression de la protéine fluorescente. Résultat, ils ont obtenu un micro-organisme capable de briller en vert en présence du gaz, dont ils ont pu améliorer la sensibilité aux fil des études.

Encore reste-t-il à repérer cette lumière. Face à la difficulté de capter avec un criblage par système optique un signal significatif avant la mort des bactéries (qui se produit au bout d’une vingtaine d’heures), l’équipe a eu l’idée de les encapsuler dans de minuscules billes d’alginate qui les nourrissent pendant qu’elles brillent. En tout, c’est environ 150 000 micro-organismes qui s’entassent dans des sphères d’un à trois millimètres de diamètre. Cette concentration élevée s’est révélée essentielle pour l’émission d’un signal détectable. Les auteurs de cette étude, publiée en janvier 2021 dans Microbial Biotechnology, se réjouissent d’avoir réussi pour la première à détecter la présence d’une mine à l’aide d’un biocapteur.

Les résultats de tests sur le terrain encore en attente

Malgré cette nouvelle réjouissante, des défis subsistent. E. coli n’est pas l’espèce idéale en termes de survie dans des environnements naturels, ne supportant pas les températures au-delà de 30 °C. De plus, en condition réelle, la lueur émise par la bactérie est si faible qu’il est délicat de la détecter à proximité d’une autre source lumineuse. Un module opérationnel, capable de protéger les bactéries, de détecter leur signal et de le transmettre à une unité distante, doit être présenté en août 2021 dans la revue Biosensors and Biolectronics.

Le New York Times rapporte que des tests sur le terrain on put être menés, et que bien que les résultats ne soient pas publiés, l’équipe de recherche les considère comme « généralement très réussis ». Pour des raisons de sécurité, ces essais se sont déroulés en collaboration avec l’armée israélienne, dont le département de recherche (DARPA) a contribué au financement du projet.

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