Des cristaux photoniques testent le "Gram" de bactéries
Publié par Isabelle le 30/01/2019 à 14:00
Source: CEA

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Une collaboration impliquant l'Inac est parvenue à piéger optiquement des bactéries individuelles à l'aide d'un cristal photonique 2D en silicium. Une analyse rapide, non destructive et sans marquage permet de déterminer le "Gram" des bactéries, et même dans certains cas, de les identifier. Bientôt un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit...) pratique pour lutter contre l'antibiorésistance ?

Une bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le peptidoglycane. Les...) est dite à Gram positif (Les bactéries à gram positif sont mises en évidence par une technique de coloration appelée coloration de Gram. Les bactéries à gram positif apparaissent alors mauves au microscope. La technique de...) ou négatif suivant sa réaction à un test de coloration appelé test de Gram. C'est le premier test effectué en milieu hospitalier pour identifier une bactérie en cas d'infection.

Les chercheurs ont développé un piège optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) utilisant des cristaux photoniques (Les cristaux photoniques sont des structures périodiques de matériaux diélectriques ou métalliques conçues pour modifier la propagation des ondes électromagnétiques de la même manière qu'un potentiel périodique dans un cristal...) bidimensionnels à micro-cavités. Les bactéries sont attirées dans les zones de forte luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.), juste au-dessus des cavités, et leurs mouvements aléatoires de très faible amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) modulent la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...) s'échappant du dispositif. Sept types de bactéries ont ainsi été piégées: Pseudomonas putida, Neisseria sicca, Escherichia coli (Escherichia coli, également appelé colibacille ou E. coli, est une bactérie intestinale des mammifères très commune chez l'être humain. Découverte en 1885 par Théodore...), Yersinia ruckeri, Bacillus subtilis, Listeria (Listeria est un genre bactérien, qui compte 6 espèces :) innocua et Staphylococcus epidermidis.

La signature lumineuse associée à la présence d'une bactérie se caractérise par une brusque variation de l'intensité et par de fortes oscillations liées à son mouvement brownien. Elle permet de différencier le Gram des bactéries et pour certaines, suffit à les identifier parmi les sept espèces testées. En effet, les familles de bactéries à Gram positif et négatif se distinguent par la composition et l'épaisseur de leur membrane, et donc par leur indice de réfraction (L'indice de réfraction provient du phénomène de réfraction qui désigne le changement de direction de la lumière au passage d'un milieu à un autre. La notion d'indice a d'abord été introduite empiriquement comme...).

Cette technique est opérationnelle sur de faibles concentrations de bactéries, sans agent chimique ajouté. Elle est également non-destructive, à la différence du test de Gram classique, et serait donc compatible avec d'autres tests favorisant l'identification rapide des bactéries. Un gain de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) inestimable par rapport aux mises en culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) pratiquées aujourd'hui.

Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), en Suisse.

Références

Gram-type differentiation of bacteria (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des...) with 2D hollow photonic crystal cavities, Applied Physics Letters
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