Imaginez un jour où un agriculteur pourra se tenir dans un champ, agiter un appareil portatif au-dessus d'une tomate et détecter immédiatement les agents pathogènes, ce qui pourrait potentiellement sauver des vies et des milliards de dollars.
Ce jour n'est peut-être pas loin, grâce aux recherches menées par le Station d'expérimentation agricole de l'Alabama à l'Université d'Auburn.
En tant qu'une des 11 universités subventionnées par le Département américain de l'agriculture Pour mener des recherches en nanotechnologie, les scientifiques d'Auburn travaillent à améliorer la surveillance des agents pathogènes tout au long de la chaîne d'approvisionnement alimentaire en créant un système convivial capable de détecter simultanément, avec précision, de manière rentable et rapide plusieurs agents pathogènes d'origine alimentaire.
Le secrétaire de l'USDA, Tom Vilsack, a récemment annoncé un investissement de plus de 5.2 millions de dollars à l'échelle nationale pour soutenir la recherche visant à améliorer la sécurité alimentaire, à valoriser les carburants renouvelables, à augmenter les rendements des cultures et à lutter contre les ravageurs agricoles. Les prix ont été décernés par l'intermédiaire du Initiative de recherche sur l'agriculture et l'alimentation, le premier programme de subventions compétitif et évalué par les pairs du pays pour les sciences agricoles fondamentales et appliquées.
La recherche d'Auburn est unique dans le sens où elle utilise la nanotechnologie biologique plutôt que artificielle pour atteindre ses objectifs, déclare Sang-Jin Suh, professeur agrégé au Département des sciences biologiques d'Auburn.
Suh est également membre du Centre de détection et de sécurité alimentaire de l'Université d'Auburn, et il attribue à son directeur, Bryan Chin, professeur de génie des matériaux, le développement de la technologie des biocapteurs qui est à la base de la recherche.
« C'est l'innovation du Dr Chin, et il a recruté des gens comme moi, un généticien bactérien, pour aider à combiner ces technologies dans un biocapteur à base de particules pouvant être utilisé pour détecter les pathogènes alimentaires », explique Suh.
On estime que jusqu'à 48 millions d'Américains tombent malades chaque année à cause d'agents pathogènes et de toxines d'origine alimentaire, ce qui représente un fardeau économique de près de 80 milliards de dollars. Ces estimations ne tiennent pas compte des coûts pour l'industrie alimentaire, notamment la perte de confiance des consommateurs, les pertes liées aux rappels ou les litiges.
Alors que les épidémies d'agents pathogènes d'origine alimentaire et les rappels d'aliments contaminés sont devenus plus fréquents, il est devenu évident que de meilleurs systèmes de détection des agents pathogènes sont nécessaires pour identifier les aliments contaminés avant qu'ils ne soient consommés par le public.
"Chaque fois qu'un aliment est contaminé, il faut généralement des jours ou des semaines à la FDA, au CDC ou à d'autres laboratoires pour confirmer la présence d'agents pathogènes", explique Suh. « Notre technologie peut le faire en moins de 10 minutes.
« Actuellement, chaque fois qu'il y a une épidémie d'agents pathogènes d'origine alimentaire, ils doivent prendre les aliments contaminés et y cultiver des bactéries, ce qui prend quelques heures à quelques jours. Ensuite, ils verront si cela correspond au modèle d’un agent pathogène suspecté. Nous isolons les sondes spécifiques de cet agent pathogène. S’il se lie à la sonde, nous savons que l’agent pathogène en question est présent.
En plus du temps requis pour obtenir des résultats, les systèmes actuels de détection d'agents pathogènes alimentaires nécessitent des instruments coûteux et une formation approfondie du personnel.
« Les deux méthodes les plus populaires de détection des agents pathogènes, autres que la méthode de culture traditionnelle, nécessitent une formation approfondie », explique Suh. « Notre méthode nécessitera un minimum de formation. Nous envisageons que chaque agriculteur aura cette capacité, les usines de transformation auront cette capacité et les épiciers et les restaurants auront cette capacité. Même les consommateurs pourront utiliser cette technologie.
Le biocapteur sera un moniteur portatif qui détectera éventuellement la présence d'un pathogène alimentaire jusqu'à 10 centimètres de l'appareil.
"Cela permettra de contrôler la sécurité des aliments, de la ferme à la table", explique Suh. "Le détecteur coûterait moins de 500 dollars et pourrait éventuellement permettre d'économiser des milliards de dollars et de nombreuses vies."
L'un des objectifs des recherches de Suh est de développer un système qui permettra l'identification simultanée de plusieurs agents pathogènes d'origine alimentaire en temps réel, notamment Salmonella enterica, Escherichia coli et Listeria monocytogenes.
« Nous avons déjà démontré l’efficacité de nos biocapteurs pour une détection précise et rapide des agents pathogènes individuels », explique Suh. « Dans cette étude, nous développerons un système multiplex capable de détecter la présence de plusieurs pathogènes bactériens courants d’origine alimentaire.
"Au fur et à mesure que nous améliorons notre système dans les études futures, il peut être étendu pour inclure les virus et les toxines afin de devenir un système de détection complet de tout agent pathogène d'origine alimentaire afin d'améliorer la sécurité publique."
L'équipe de chercheurs d'Auburn collabore avec des scientifiques d'autres universités pour utiliser cette technologie et, espérons-le, obtenir l'approbation de la FDA pour une utilisation généralisée à l'avenir.
- Paul Hollis, Université d'Auburn
Source : Collège d'agriculture de l'Université d'Auburn