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Rangées de graines.. © Inra, Elena Schweitzer © Fotolia

Nos résultats

Sommaire
  1. Introduction
  2. Recherches et Innovations 2018 - Pour l'Aliment et les Bioproduits
  3. La manière dont les protéines s’agrègent lors d’un traitement thermique module leur capacité sensibilisante
  4. Accroître la survie des probiotiques au séchage en stimulant leur adaptation aux stress
  5. Impact des traitements thermiques sur la digestion du lait maternel chez le nourrisson prématuré
  6. Recherches et Innovations 2017 - Pour l'Aliment et les Bioproduits
  7. Le pouvoir adhésif deLactococcus lactis: une histoire tirée par les « pili » ?
  8. Quand les biopolymères s'assemblent : un jeu d'énergie et d'entropie.
  9. Toute la digestion gastro-intestinale dans un laboratoire sur puce : le microdigesteur
  10. Dis, comment une goutte de lait devient-elle un grain de poudre ?
  11. Recherches et Innovations 2016 - Pour l'Aliment et les Bioproduits
  12. 13 minutes pour tout savoir sur la qualité des fromages et des recherches qu'elle implique
  13. Un nouveau procédé pour le bio-raffinage du végétal
  14. La membrane bactérienne sous la lumière UV du synchrotron SOLEIL
  15. L’ingénierie inverse ou la machine à remonter… le pain !
  16. Chimie verte : Améliorer la production de lipides chez la levure
  17. Des vins de qualité à teneur réduite en alcool acceptés par le consommateur
  18. Impact des procédés de fractionnement sur la distribution des mycotoxines dans le blé dur
  19. Pâtes aux légumineuses : comment la formule et le procédé confèrent à l’aliment ses qualités nutritionnelles
  20. Contrôler le brunissement des vins blancs par la sélection raisonnée de levures
  21. Des bactéries lactiques pour réduire l’allergénicité de certaines protéines du lait
  22. Eliminer les biofilms avec un détergent enzymatique : une alternative aux traitements à base de soude
  23. Néo-enzymes à façon pour la conception de vaccins antibactériens
  24. RMN : une méthode non destructive pour identifier et quantifier les molécules phosphorées
  25. Marché des viandes transformées : vers une méthode de référence ?
  26. Modélisation mécanique multi-échelle : de l’échelle nanométrique aux propriétés macroscopiques de la mie de pain
  27. Minimoulin : 500 g pour apprécier la valeur meunière des blés
  28. Production microbienne de lipides à usages énergétiques ou chimiques
  29. L'acide férulique, acteur discret mais universel de la construction des parois lignifiées
  30. Eco-conception de matériaux à base de co-produits du bois
  31. L'analyse des composés volatils pourrait permettre d'authentifier le système de production des poulets
  32. Des nanoparticules comme marqueurs de biopolymères en microscopie
  33. Pasteurisation, UHT, microfiltration... Tous les traitements n'ont pas le même impact sur la qualité nutritionnelle du lait
  34. Des rayons X pour caractériser les couches accumulées lors des opérations de filtration
  35. L'intégration des connaissances expertes appliquées à l'affinage des camemberts
  36. Maîtriser la perte de masse des fromages pendant l'affinage
  37. La mémoire de l'amidon
  38. Recherches et innovations 2015 - Pour l'Aliment et les Bioproduits
  39. Comportement des micelles de caséine lors de la filtration du lait
  40. Nouvelle enzyme de dégradation des pectines
  41. Digestion du nourrisson : un modèle permet d’étudier les allergènes alimentaires
  42. Digestion des protéines carnées
  43. Des émulsions modèles de la digestion révèlent l’effet protecteur des polyphénols
  44. Perception de l’astringence : un nouvel éclairage grâce à la spectrométrie de masse
  45. Hautes pressions : Nouvelles voies d'utilisation et de valorisation sur les aliments emballés
  46. Fours à injection de vapeur d’eau : jusqu'à 12% d’économie d’énergie
  47. Nouvelle méthode d’analyse rapide de la qualité des tomates et des abricots
  48. Jambon de Bayonne : des marqueurs de texture et d’arôme pour maîtriser la qualité
  49. Suraccumulation de lipides chez la levure S. cerevisiae : vers une production de biocarburants à usage aéronautique
  50. Fractionner la ventilation des hâloirs de fromagerie : 50% d’économie d’énergie
  51. Connaître la structure de l'amidon pour maîtriser ses applications
  52. L’IRM pondérée en diffusion : un outil générique pour la micro-imagerie des lipides dans les matrices alimentaires
  53. Caractérisation d’un gène majeur de la biosynthèse des anthocyanes dans la baie de raisin
  54. Nouveaux détecteurs d’activités enzymatiques à base de nanocouches semi-réflectives de biopolymères
  55. Vers la connaissance de la structure de la micelle de caséine
  56. Le chauffage du lait semble favoriser le développement de l’allergie chez les nourrissons
  57. Mieux comprendre le pouvoir moussant des protéines en étudiant leur comportement aux interfaces eau-air
  58. Nouveau modèle d’organisation en 3D de la membrane de globules gras du lait
  59. Comment les protéines alimentaires s’auto-assemblent en objets micrométriques
  60. Une nouvelle méthode de séparation permet de déterminer la structure complète de biopolymères
  61. Intérêt des métabolites volatils des produits carnés pour révéler les contaminations des animaux d’élevage aux micropolluants environnementaux
  62. SensinMouth quand le goût fait sens
  63. Un logiciel d’aide au choix d’un emballage pour la filière Fruits et Légumes frais construit sur une démarche d’ingénierie des connaissances
  64. SOLEIL nous éclaire sur la structure des protéines stabilisatrices des réserves lipidiques de plantes oléagineuses
  65. Un zoom sur le processus d’assemblage multi-échelle des protéines 
  66. Maîtrise du séchage de produits laitiers infantiles par la prise en compte des interactions eau-constituants
  67. Maîtriser l’acidité du vin par un procédé électro-membranaire : une nouvelle pratique œnologique autorisée en Europe et dans les pays viticoles du nouveau monde
  68. Stratégies de réduction du taux de sodium dans les aliments
  69. Pour une meilleure persistance de Lactococcus lactis dans le tractus digestif
  70. L’allergie alimentaire au blé : une histoire d’épitopes
  71. Des essais sur un modèle de souris allergiques révèlent le fort potentiel allergisant d’un procédé alimentaire : la désamidation du gluten de blé
  72. Protéger les lipides omega-3 de l’oxydation : le rôle clé des émulsifiants
  73. Quel impact de la cuisson sur la qualité des viandes ? Des images aux modèles mathématiques.
  74. Comment améliorer le pouvoir moussant des protéines ?
  75. Une cellule d’observation sous cisaillement de gels, mousses, pâtes et autres systèmes complexes
  76. Vers une compréhension des mécanismes impliqués dans la synthèse de tanins astringents
  77. Fractionnement du lait : des procédés membranaires éco-performants
  78. Qualité des vins : de l'oxygène un peu, beaucoup, ... pas du tout ?
  79. Obtenir des émulsions très stables sans tensioactifs grâce à des nanocristaux de polysaccharides issus de la biomasse.
  80. Découverte de nouvelles enzymes de dégradation des polysaccharides végétaux dans le microbiome intestinal humain
  81. La cutine de la peau des tomates pour de nouveaux polymères
  82. La texture des fruits : phénotypage et chémotypage de déterminants histologiques et pariétaux
  83. Simulation de la fragmentation orale d'aliments céréaliers fragiles ... Scrountch !
  84. La déglutition, un carrefour physiologique clé pour libérer les arômes 
  85. Un nouveau procédé de cuisson des viandes sous dioxyde de carbone pour réduire l'apparition de composés indésirables
  86. Dénaturation thermique des protéines musculaires par microspectroscopie FT IR localisée couplée au rayonnement synchrotron
  87. Des résines époxy biosourcées, sans bisphénol A, à partir de polyphénols naturels
  88. Structure d'un colloïde naturel : la micelle de caséine du lait
  89. Identification d'une souche d'Aspergillus qui améliore de 20% le rendement en glucose de la biomasse en conditions industrielles
  90. Une enzyme impliquée dans la polymérisation de la cutine
  91. Une farine de blé dur adaptée à la fabrication de baguettes traditionnelles
  92. Le virtuel pour guider la construction d’enzymes « sur mesure »
  93. Jusqu’où est-il possible de réduire la teneur en sel dans les charcuteries cuites ?
  94. Diffusion des molécules organiques dans les matériaux polymères : retour sur les lois connues
  95. Mousse intelligente : différentes manières de détruire une mousse sur demande !
  96. La Datte, riche en tanins et pourtant ni amère ni astringente
  97. Réduire la teneur en sel des aliments
  98. Recherches et innovations 2014

Nouveaux détecteurs d’activités enzymatiques à base de nanocouches semi-réflectives de biopolymères

Les nanosciences et nanotechnologies ont pour objectif la maîtrise de l’architecture d’objets de dimensions allant du nanomètre à quelques centaines de nanomètres et ceci afin de faire émerger de nouvelles fonctionnalités intrinsèquement liées à ces échelles. Nos travaux récents ont porté sur la fabrication de films fins de dimensions nanométriques à base de biopolymères déposés sur un substrat réfléchissant. La dimension de ces couches induit l’apparition de couleurs en raison de phénomènes d’interférence. L’action d’une enzyme (une hydrolyse par exemple) peut modifier l’épaisseur de la couche et donc la couleur du dispositif permettant ainsi de détecter à l’œil nu l’activité enzymatique de façon rapide. En raison des faibles dimensions des couches et donc les faibles quantités de biopolymères utilisés, le dispositif présente des sensibilités importantes qui peuvent être améliorées dans certains cas d’un facteur 200 par rapport à celles de méthodes colorimétriques classiquement utilisées pour la détection d’activités enzymatiques.

Mis à jour le 17/06/2013
Publié le 05/06/2013
Mots-clés :

Maîtriser la construction d’assemblages de biopolymères pour faire émerger une nouvelle fonction : des couleurs sans colorant, les couleurs structurelles

Lors du dépôt d’un film fin à la surface d’un support réfléchissant, une couleur apparaît lorsque l’épaisseur de la couche atteint une épaisseur comprise entre 70 et 200 nm (Figure). La couleur est due à un phénomène d’interférence des ondes lumineuses : une partie du rayon incident est réfléchie sur l’interface air-film, tandis  que  l’autre  partie  est  transmise à travers la couche puis  réfléchie  sur  la  deuxième interface  film/substrat (dans notre cas du silicium). Les rayons réfléchis ayant des parcours optiques différents, ils sont en décalage de phase et interférent entre eux, provoquant ainsi l’apparition d’une couleur. La couleur n’est donc pas dûe à la présence d’un colorant mais à l’architecture de l’assemblage. Ce phénomène bien connu chez certains insectes ou plantes est appelé couleur structurelle. Il peut également être obtenu à partir d’un film formé de biopolymères. Lorsque ce film est mis en contact avec une solution contenant une enzyme capable de dégrader le biopolymère, l’altération du film provoque la disparition ou la modulation de la couleur.
De tels détecteurs n’ont encore jamais été réalisés et nos travaux ont donné lieu à un dépôt de brevet. Ces détecteurs pourront par exemple être utilisés par exemple comme tests de criblage haut débit de banques d’activités enzymatiques (banques métagénomiques par exemple) ou bien encore pourront permettre de façon simple le suivi d’expression d’une enzyme dans un milieu de culture. Les principaux avantages de cette méthode par rapport aux méthodes existantes sont :

  1. la facilité de mise en oeuvre car les activités sont détectées visuellement sans besoin d’appareillages ou d’environnements sophistiqués
  2. la rapidité de la détection (quelques minutes)
  3. la sensibilité de détection
  4. la possibilité de miniaturiser la méthode permettant son intégration dans des dispositifs de criblage haut débit.

Une détection rapide, simple et sensible

 Les premiers films réalisés sont constitués de nanocristaux de cellulose et de xyloglucane obtenus par dépôts séquentiels des deux constituants (Figure). Cette méthode permet de contrôler de façon fine l’épaisseur des couches et donc la couleur, ainsi que de moduler la sensibilité du dispositif.  Les films obtenus ont été soumis à une dégradation par une cellulase commerciale capable d’hydrolyser le xyloglucane et la cellulose, en comparaison à une méthode classiquement employée dans des cribles de l’activité de la cellulase. Après quelques minutes d’application, les surfaces sont lavées et séchées. La modification de la couleur indique l’action de l’enzyme. La technique s’est avérée d’utilisation extrêmement simple et rapide à mettre en œuvre.
Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence que cette méthode présente une sensibilité nettement supérieure aux méthodes de criblage classiquement utilisées pour la recherche de nouvelles enzymes. Le gain de sensibilité observé par rapport à une méthode colorimétrique classique augmente d’un facteur 50. Depuis, nous avons étendu cette méthode à d’autres biopolymères (pectines, xylanes, protéines,…) et  les sensibilités déterminées sont jusqu’à 200 fois meilleures que celles de méthodes de détection colorimétrique prises en référence.
  Illustration : Les films nanométriques sont obtenus par dépôts successifs de cellulose et de xyloglucane. La croissance du film est linéaire en fonction du nombre de dépôts (n) et une couleur apparaît après quelques cycles. Les couches sont soumises à l’action de solutions de cellulase possédant différentes activités enzymatiques. Après une incubation de quelques minutes suivi d’un lavage et d’un séchage, la couleur de la couche est modifiée ou disparaît totalement.Vers de nouveaux tests de criblage haut débit     L’objectif applicatif de nos études est maintenant de développer en collaboration avec des équipes spécialistes des microsystèmes la miniaturisation des dispositifs et leurs intégrations dans des plaques d’analyse 96 puits, format le plus courant pour le criblage robotisé de banques génomiques compatibles avec tous les automates commerciaux. L’utilisation de cette méthode permettra un criblage rapide et sensible des banques qui sont actuellement en plein développement notamment à travers l’essor de la métagénomique et les enjeux liés aux biotechnologies blanches.. © Inra
Illustration : Les films nanométriques sont obtenus par dépôts successifs de cellulose et de xyloglucane. La croissance du film est linéaire en fonction du nombre de dépôts (n) et une couleur apparaît après quelques cycles. Les couches sont soumises à l’action de solutions de cellulase possédant différentes activités enzymatiques. Après une incubation de quelques minutes suivi d’un lavage et d’un séchage, la couleur de la couche est modifiée ou disparaît totalement.Vers de nouveaux tests de criblage haut débit L’objectif applicatif de nos études est maintenant de développer en collaboration avec des équipes spécialistes des microsystèmes la miniaturisation des dispositifs et leurs intégrations dans des plaques d’analyse 96 puits, format le plus courant pour le criblage robotisé de banques génomiques compatibles avec tous les automates commerciaux. L’utilisation de cette méthode permettra un criblage rapide et sensible des banques qui sont actuellement en plein développement notamment à travers l’essor de la métagénomique et les enjeux liés aux biotechnologies blanches. © Inra

Vers de nouveaux tests de criblage haut débit  

 
 L’objectif applicatif de nos études est maintenant de développer en collaboration avec des équipes spécialistes des microsystèmes la miniaturisation des dispositifs et leurs intégrations dans des plaques d’analyse 96 puits, format le plus courant pour le criblage robotisé de banques génomiques compatibles avec tous les automates commerciaux. L’utilisation de cette méthode permettra un criblage rapide et sensible des banques qui sont actuellement en plein développement notamment à travers l’essor de la métagénomique et les enjeux liés aux biotechnologies blanches.

Références

En savoir plus

  • Brevet Méthode de détection d’activités enzymatiques hydrolytiques sans marquage à base de couches réflectives de biopolymères. Carole Cerclier, Bernard Cathala. Brevet N° FR 1055529 du 7 Juillet 2010
  • le sujet fait l'objet d'un programme ANR qui débutera fin 2011-début 2012 sous l'acronyme Reflex. Il implique l'Institut d'électronique de microélectronique et de nanotechologie de Lille, le LISBP de Toulouse (notamment à travers la plate forme de criblage d'enzyme ICEO) et l'unité BIA de Nantes (coordinateur).
  • Photonic structures in biology, Vukusic, P.; Sambles, J. R. Nature, (424), (6950), 852-855, 2003.
  • Elaboration of Spin-coated Cellulose-Xyloglucan Multilayered Thin Films, Carole Cerclier, Fabrice Cousin, Hervé Bizot, Céline Moreau and Bernard Cathala, Langmuir, 26 (22), pp 17248–1725, 2010.
  • Cerclier C., Lack-Guyomard A., Moreau C., Cousin F., Beury N., Bonnin E, Jean B., Cathala B. (2011) Coloured Semi-reflective Thin Films for Biomass-hydrolyzing Enzyme Detection. Advanced Materials 23: 3791–3795