La viande avariée pourrait être plus facile à détecter grâce à un biocapteur conçu à l’Université Concordia

L’équipe de recherche du laboratoire de microfluidique Shih a élaboré un système à usage unique, rapide et fiable qui détecte la putrescine dans les échantillons de bœuf
6 décembre 2022
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Image: Georgia E. Perry

La chaîne d’approvisionnement qui alimente le marché de la viande partout au monde est hautement complexe et généralement très efficace. Mais lorsque des perturbations survenant dans un coin de la planète peuvent entraîner des retards de transport vers des régions situées de l’autre côté de l’océan ou sur un autre continent, l’altération de la viande devient un risque bien réel pour les producteurs et les fournisseurs d’aliments de même que pour les consommateurs. Et cela est d’autant plus vrai lorsque les protocoles d’inspection des aliments sont laxistes.

Pour garantir la salubrité des aliments, un groupe de recherche de l’Université Concordia a mis au point une nouvelle technologie peu coûteuse, fiable et facile à utiliser qui permet de déceler la présence d’une toxine appelée putrescine dans la viande de bœuf. Comme le suggère son nom, la putrescine est responsable des odeurs nauséabondes que dégagent les viandes en putréfaction; si elle est consommée en grande quantité, elle peut causer des maux de tête, des vomissements, de la diarrhée et des palpitations cardiaques. Elle a également été associée à un risque accru de cancer colorectal.

Les membres de l’équipe de recherche expliquent dans un article de la revue Applied Bio Materials comment ils ont élaboré ce biocapteur synthétique sous forme de dispositif papier en utilisant une protéine présente dans la nature.

« La conception d’un biocapteur à action rapide et facile à utiliser qui donne aux gens la possibilité de vérifier la qualité des aliments qu’ils consomment est une réalisation très stimulante », affirme l’auteure principale de l’article Alaa Selim (M. Sc. 2022), actuellement doctorante à la Vaccine and Infectious Disease Organization de l’Université de la Saskatchewan. « Nous avons voulu créer un dispositif que tout le monde peut utiliser, jetable et exempt de toute substance toxique. »

Ses coauteurs sont ses anciens collègues doctorants au Laboratoire de microfluidique Shih, soit James Perry, Mohamed Nasr et Jay Pimprikar, ainsi que Steve Shih, professeur agrégé de génie électrique et informatique.

Portrait d'Alaa Selim dans son laboratoire « La conception d’un biocapteur à action rapide et facile à utiliser qui donne aux gens la possibilité de vérifier la qualité des aliments qu’ils consomment est une réalisation très stimulante », affirme Alaa Selim.

Des résultats qui se précisent au fil du temps

La technique qui sous-tend le capteur se fonde sur la protéosynthèse acellulaire, qui consiste à générer une protéine en utilisant les mécanismes biologiques cellulaires sans avoir recours à une cellule vivante. Les chercheurs ont découvert que la protéine PuuR, qui agit comme répresseur de la putrescine et que l’on trouve dans la bactérie E. coli, pouvait être utilisée pour indiquer la présence de putrescine.

En laboratoire, de la putrescine a été ajoutée à une solution contenant le système acellulaire générant le répresseur, puis la solution a été placée sur un papier et exposé à la lumière ultraviolette afin de vérifier la présence de putrescine. Au bout d’une heure, les chercheurs ont noté que le biocapteur avait détecté la présence de putrescine; après quatre heures, ils ont acquis la certitude que leurs relevés étaient très précis.

L’équipe a ensuite procédé à un test sur un échantillon de viande. De minces tranches de bœuf conservées au congélateur, au réfrigérateur et à la température ambiante ont été comparées durant plusieurs jours pour déterminer la quantité de putrescine accumulée. Comme on pouvait s’y attendre, les échantillons conservés au congélateur et au réfrigérateur présentaient des taux de putrescine très bas, tandis que ces taux étaient très élevés pour la viande conservée à la température ambiante, suffisamment pour rendre une personne malade. L’équipe a ensuite comparé les résultats du biocapteur à ceux obtenus à l’aide des analyses chromatographiques de pointe utilisées dans l’inspection des aliments et a constaté une corrélation des résultats.

Portrait de Steve Shih dans son laboratoire « Nous croyons que cette technique peut être utilisée dans d’autres domaines comme la détection de la contamination environnementale par des métaux lourds et le diagnostic du cancer et d’autres maladies », selon Steve Shih.

Une technologie fondamentale

Bien que l’arrivée sur le marché d’une version pleinement fonctionnelle du biocapteur ne soit pas pour demain, l’équipe de recherche est optimiste quant au potentiel du dispositif.

« Nous pensons que notre travail est un premier pas vers l’usage de capteurs dans l’industrie de la préparation de la viande », indique le Pr Shih, titulaire de la chaire de recherche de l’Université Concordia sur la microfluidique aux fins d’analyses biologiques et chimiques. « De plus, nous croyons que cette technique peut être utilisée dans d’autres domaines comme la détection de la contamination environnementale par des métaux lourds et le diagnostic du cancer et d’autres maladies. »

Selon Alaa Selim, ce qui importe le plus aux consommateurs est leur santé et celle de leur famille. « J’aimerais que tous les consommateurs, quelles que soient leurs connaissances en technologies, soient en mesure d’utiliser cet outil, qu’il s’agisse d’un universitaire, d’une mère de famille occupée ou de personnes travaillant dans l’industrie de la restauration. »

Cette recherche a été financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, le programme SynBioApps CREATE du CRSNG, le Fonds de recherche - Nature et technologies, et la Fondation canadienne pour l'innovation.

Lisez l’article cité : A Synthetic Biosensor for Detecting Putrescine in Beef Samples



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