Développement de biocapteurs enzymatiques associés à des polymères à empreinte moléculaire (MIPs) pour la détection sélective et sensible des organophosphorés utilisés en oléiculture

Development of enzymatic biosensors associated with molecularly imprinted polymers (MIPs) for the selective and sensitive detection of organophosphorus insecticides mainly used in the treatment of olive trees

• Auteur / Autrice : Najwa Ben Oujji
• Direction : Régis Rouillon, El Habib Ait Addi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Perpignan en cotutelle avec Université Ibn Zohr (Agadir)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Insecticides organophosphorés

Acétylcholinestérase

Extraction (chimie)

Capteurs (technologie)

Résumé

Ce travail a permis le développement d’outils enzymatiques (Biocapteurs/Bioessais) sensibles et sélectifs pour la détection de pesticides organophosphorés utilisés pour le traitement des oliviers. Dans cette étude l’enzyme utilisée comme biorécepteur a été l’acétylcholinestérase d’anguille électrique. Trois méthodes d’immobilisation ont été mises en œuvre: l’immobilisation par adsorption, l’immobilisation par liaisons covalentes sur des billes magnétiques et le piégeage dans une matrice sol-gel. En fonction du type de support mis en œuvre (microplaques ou électrodes sérigraphiées), 5 outils différents ont pu être développés, à savoir 2 bioessais à détection optique et 3 biocapteurs ampérométriques. Les systèmes mis au point ont été optimisés avec des échantillons de laboratoire puis testés sur des échantillons naturels d’huile d’olive après une simpleextraction liquide-liquide. Parmi ces 5 systèmes conçus, le biocapteur ampérométrique basé sur l’immobilisation de l’acétylcholinestérase dans une matrice sol-gel a permis d’obtenir les meilleures performances en termes de stabilité opérationnelle, stabilité au stockage, reproductibilité. Il s’est avéré de plus être le mieux adapté au dosage d’échantillons réels d’huile d’olive. Ce biocapteur a été associé à une méthode d’extraction basée sur l’utilisation de polymères à empreintes moléculaire (MIPs), permettant l’extraction très sélective d’un pesticide cible d’un mélange de composés différents. Les résultats obtenus ont montré que l’association MIPs-biocapteur permet de détecter et de quantifier sélectivement les trois insecticides cibles dans une matrice complexe telle que l’huile d’olive.

The aim of this work was the development of sensitive and selective enzymatic tools (Bioassays/Biosensors) for the detection of three organophosphate pesticides mainly used for the treatment of olive trees: Malathion, Dimethoate and Methidathion. In this study the enzyme used as bioreceptor was the acetylcholinesterase from electric eel. Three immobilization methods have been tested: immobilization by adsorption, covalent immobilization on magnetic beads and immobilisation by entrapment in a sol-gel matrix. Depending on the support used (microplates or screen printed electrodes), 5 different tools have been developed: 2 optical bioassays and 3 amperometric biosensors. These developed systems were optimized with laboratory samples and then tested on natural samples of olive oil after a simple liquid-liquid extraction. Among these 5 systems designed, the amperometric biosensor based on acetylcholinesterase immobilized by bioencapsulation in a sol-gel matrix presented the best performance in terms of operational stability, storage stability, reproducibility, and it proved to be best suited for the determination of real samples of olive oil. This biosensor has been associated with a highly selective extraction method based on the use of molecular imprinted polymers (MIPs), allowing the extraction of a target pesticide from a mixture of different compounds. The MIPs used in this study were specially designed for the three targets pesticides. The results showed that the association MIPs-biosensor can selectively detect and quantify the three organophosphorus insecticides in a complex matrix such as olive oil.