Biocapteur bactérien pour la détection de la toxicité de l'eau par spectroscopie d'impédance

Soutenance de thèse de RICO Antoine, pour une thèse de doctorat de l'Université Grenoble Alpes, spécialité  " OPTIQUE et RADIOFREQUENCES "

Résumé :
L'eau de nos rivières est une ressource vitale constamment menacée par des pollutions industrielles accidentelles ou dues à des mauvaises pratiques. Pour protéger nos écosystèmes, il est crucial de pouvoir donner l'alerte rapidement en cas de contamination. Récemment, pour évaluer la toxicité de l'eau, les scientifiques ont développé des dispositifs appelés biocapteurs. Cependant, ces appareils nécessitent généralement des traitements chimiques complexes de leur surface de détection pour cibler un polluant très précis. Cette étape de préparation, appelée fonctionnalisation, les rend plus fragiles, limite leur durée de vie et augmente leur propre impact écologique.

Pour surmonter ces limites, cette thèse propose le développement d'un nouveau type de biocapteur électrique, conçu pour être simple, robuste et plus respectueux de l'environnement car dépourvu de tout traitement chimique de surface. Plutôt que de chercher à identifier un agent toxique spécifique, notre approche consiste à évaluer la toxicité globale de l'eau en utilisant des bactéries vivantes, à l’image des oiseaux sentinelles des mines industrielles du XIXe siècle. Le principe repose sur un phénomène biologique simple : lorsqu'elles sont en bonne santé, les bactéries maintiennent leur paroi intacte. En revanche, lorsqu'elles sont exposées à un environnement toxique, comme la présence d'un antibiotique ou d'un pesticide, leur enveloppe protectrice s'altère. Elles libèrent alors des ions dans le milieu environnant.

Notre dispositif permet de placer entre deux petites électrodes une quantité l'eau et utilise de très faibles courants électriques pour mesurer la résistance de cette dernière. Grâce à une méthode d'analyse mathématique, nous parvenons à isoler la signature spécifique des bactéries en cours de traitement parmi tous les autres éléments présents dans le liquide. Lors de nos expérimentations en laboratoire, le prototype a prouvé son efficacité en détectant avec succès la toxicité de polluants connus. À l'avenir, ces travaux ouvrent la voie à une nouvelle génération de capteurs miniaturisés, capables d'être utilisé très rapidement sur le terrain pour surveiller au mieux la santé de nos milieux aquatiques.