Protection des plantes contre les abeilles
De nouveaux types de capteurs pourraient contribuer à la mise au point de produits phytopharmaceutiques sans danger pour les abeilles
La demande mondiale croissante d'aliments d'origine végétale rend nécessaire l'utilisation de pesticides afin de protéger les cultures contre les parasites et d'assurer leur rendement. Il existe toutefois un inconvénient majeur : l'utilisation généralisée des pesticides a notamment entraîné une réduction considérable des populations d'insectes dans le passé. Le déclin des abeilles sauvages, qui contribuent de manière significative à la pollinisation et sont donc essentielles pour les rendements agricoles, est particulièrement inquiétant.
Pour résoudre ce dilemme, des scientifiques de l'Institut Fraunhofer pour les microsystèmes électroniques et les technologies de l'état solide (EMFT en abrégé) travaillent au développement de nouveaux types de capteurs dans le cadre du projet de recherche Ökotox. Ces capteurs doivent permettre d'identifier les substances "hostiles aux abeilles" dès les premières phases de développement de nouveaux produits phytopharmaceutiques. "Notre objectif est que ces capteurs indiquent un effet nocif sur les insectes en l'espace de quelques heures, tout en permettant de tester de nombreuses substances en parallèle, ce qui permet d'économiser du temps et de l'argent", explique le professeur Joachim Wegener. Joachim Wegener dirige le département Fraunhofer "Cell-based Sensor Technology", situé sur le campus de l'université de Ratisbonne (UR) et étroitement lié à l'institut de chimie analytique, de chimie et de biocapteurs de l'UR.
Le concept de base de la nouvelle approche repose sur l'utilisation de cellules d'insectes comme capteurs. Ces cellules ont le métabolisme typique des insectes concernés et peuvent indiquer tout effet nocif lorsqu'elles sont exposées à des substances bioactives. "Les cellules sont transférées dans des boîtes de laboratoire équipées de microélectrodes au fond", explique Wegener. Dans ces réseaux multiélectrodes, la résistance des cellules au courant alternatif (impédance) est déterminée en temps réel et signale les effets nocifs sur les cellules.
La méthode pourrait compléter les tests bioanalytiques conventionnels, qui servent à déterminer la concentration toxique de l'ingrédient actif isolé. Cependant, les pesticides contiennent généralement de nombreux additifs, qui sont souvent responsables d'effets toxiques involontaires. Avec les capteurs de cellules d'insectes, l'effet de l'ensemble du mélange est testé en une seule expérience. Cela permet d'identifier rapidement les effets biologiques des nouvelles formulations.
Les cellules sont cultivées en laboratoire. Elles sont congelées directement dans les puits des réseaux multi-électrodes et conservées à basse température. Les cellules peuvent ensuite être décongelées selon les besoins et sont prêtes à être testées en quelques minutes, même directement sur le terrain, indépendamment d'un laboratoire de culture cellulaire. Cela permet de préparer rapidement et à moindre coût de grands lots de cellules de détection, bien avant que les tests ne soient effectués.
Jusqu'à présent, la toxicité cellulaire aiguë de cinq pesticides différents a été testée à l'aide de cette technologie de détection. "Les résultats montrent que certains pesticides vendus pour un usage domestique sont toxiques à des concentrations bien inférieures à la concentration d'application recommandée", explique Stefanie Michaelis, responsable du projet.
Afin d'automatiser l'application des réseaux d'électrodes chargés de capteurs, l'équipe de recherche du Fraunhofer EMFT a mis au point un dispositif de démonstration qui décongèle les cellules et ajoute les échantillons. "L'appareil permet un dosage précis et élimine toute contamination croisée", explique Christian Hochreiter, qui a planifié et conçu le prototype.
La mesure dans laquelle les résultats obtenus avec les cellules d'insectes reflètent l'influence sur les insectes vivants fait l'objet de recherches supplémentaires.
Outre la détection d'un effet insecticide aigu, le même principe de capteur sera utilisé pour étudier diverses fonctions cellulaires (phénotypes) et permettra à l'avenir d'étudier simultanément les cellules de différentes espèces d'insectes. "Notre objectif est de créer un profil d'impact complet des substances qui va au-delà de leur toxicité aiguë pure sur une seule espèce", explique Joachim Wegener.
(Traduit par deepl)
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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