Des bactéries démineuses

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Israël | Science de la matière : matériaux, physique, chimie, optique
10 mai 2017

La chasse aux mines antipersonnel est un exercice compliqué et dangereux. Pourtant, les dangers que font courir ces mines à des populations civiles partout dans le monde sont bien réels et il est donc indispensable de continuer les opérations de déminage. Une équipe de l’Université hébraïque de Jérusalem a récemment développé une technologie pouvant révolutionner la localisation de mines antipersonnel en utilisant des bactéries fluorescentes.

Réfléchissez-y à deux fois avant de sauter à pieds joints sur un point lumineux au sol que vous auriez aperçu, il se pourrait qu’une mine soit dessous ! Ce cas de figure n’est bien sûr qu’une fiction. Néanmoins, il pourrait bien devenir réalité suite aux travaux d’une équipe de l’Université Hébraïque de Jérusalem récemment publiés dans Nature Biotechnology. Celle-ci a mis au point des bactéries génétiquement modifiées qui, au contact de certaines substances s’échappant des mines antipersonnel, se mettent à produire une substance fluorescente dont l’intensité est captée à distance par un scanneur à balayage permettant la localisation de la mine. Pour faciliter leur diffusion et leur survie, les bactéries ont été encapsulées dans une structure d’alginate, un matériau biodégradable extrait d’algues marines. Ceci est le fruit du travail du Prof. Shimshon Belkin (Alexander Silberman Institute of Life Science) chargé de modifier des bactéries et les faire proliférer, du Prof. Aharon J. Agranat (Department of Applied Physics and the Brojde Center for Innovative Engineering and Computer Science) qui a supervisé le design de l’appareil optique permettant de balayer les zones traitées et repérer les mines, et enfin du Prof. Amos Nussinovitch (Robert H. Smith Faculty of Agriculture, Food and Environment) qui a mis au point l’encapsulation dans les billes d’alginate.

L’idée est la suivante : le TNT est l’explosif utilisé comme tel ou en cocktail dans la quasi totalité des mines antipersonnel. Or, cette molécule ainsi que certains des produits issus de sa dégradation peuvent s’échapper de la mine et se concentrer dans le sol environnant. L’équipe a alors isolé un gène sensible à ces produits, puis l’a couplé avec un second gène produisant une protéine fluorescente. Cette combinaison des deux gènes a ensuite été injectée dans des bactéries E.coli qui, en présence de TNT ou des produits issus de sa dégradation, se mettent à produire la protéine fluorescente. Ces mêmes bactéries sont alors encapsulées dans des billes d’alginate, ce qui leur permet de survivre plusieurs jours tout en restant perméables aux molécules extérieures telles que le TNT. Les billes d’alginate sont alors pulvérisées sur la zone à déminer et, si le sol contient les substances recherchées, même en quantité infime, alors les bactéries des billes environnantes vont se mettre à fluorescer au bout d’environ une journée. La révélation et localisation des mines se fait via un scan de la zone traitée par un système optique à balayage laser qui va servir à prendre un scan juste après pulvérisation et 24 heures plus tard. Les deux scans sont ensuite traités par ordinateur et leur ratio permet de révéler quelles sont les zones à forte intensité fluorescente révélatrice de la présence d’un engin explosif.

Un test terrain a permis de valider la méthode en trouvant 13 mines sur 17 sous différentes conditions (Figure 1). Les 4 mines non-trouvées (mines enfouies pendant 5 jours sous terreau pour jardin) montrent les limites du système actuel, qui, selon les auteurs, devrait être facilement corrigé et amélioré.

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Figure 1. Scan à distance du site d’expérimentation de la méthode de localisation de mines antipersonnel. Le scan (a) représente le scan référence après diffusion des billes, le scan (b) est le scan après 24h et le scan © le ratio entre les deux. La zone a est le control positif (installé 24h auparavant), les zones (b, c, e, i, j, k, h) sont des mines de types différentes sous différentes conditions d’ensevelissement (non-ensevelies, ensevelies, différent sables, etc.) installées 3 ou 5 mois auparavant, enfin les zones (f, g, l, m) sont des mines placées 5 jours auparavant sous terreau. Issus de la publication de l’équipe dans Nature Biotechnologie (lien ci-dessous).

Il reste donc de nombreuses pistes d’amélioration et de nombreux facteurs restent à considérer pour l’utilisation sur le terrain : efficacité sous tout type de sol et condition climatique, meilleur sensitivité, management du risque issu de la possible prolifération de bactéries génétiquement modifiées ou des gènes rajoutés, miniaturisation du système optique, etc. mais la technologie est prometteuse.

Saluons également le travail de ces trois équipes pour la cause des populations touchées par le fléau des mines antipersonnel, mais aussi pour l’excellent exemple de collaboration interdisciplinaire que représente leur travail.

Source :
http://www.israelscienceinfo.com/en/environnement/uhj-israel-des-bacteries-fluo-pour-detecter-les-mines-antipersonnelles-enterrees/

Pour en savoir plus :
• Publication de l’équipe dans Nature Biotechnology : http://www.nature.com/nbt/journal/v35/n4/full/nbt.3791.html
• Convention d’Ottawa sur le désarmement et la non-prolifération des mines antipersonnel : http://www.un.org/fr/disarmament/instruments/tott.shtml

Rédacteur : Arthur Robin, Doctorant à l’Université de Tel Aviv

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