Herbicide detection: A review of enzyme- and cell-based biosensors - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue (Article De Synthèse) Environmental Research Année : 2024

Herbicide detection: A review of enzyme- and cell-based biosensors

Résumé

Herbicides are the most widely used class of pesticides in the world. Their intensive use raises the question of their harmfulness to the environment and human health. These pollutants need to be detected at low concentrations, especially in water samples. Commonly accepted analytical techniques (HPLC-MS, GC-MS, ELISA tests) are available, but these highly sensitive and time-consuming techniques suffer from high cost and from the need for bulky equipment, user training and sample pre-treatment. Biosensors can be used as complementary early-warning systems that are less sensitive and less selective. On the other hand, they are rapid, inexpensive, easy-to-handle and allow direct detection of the sample, onsite, without any further step other than dilution. This review focuses on enzyme- and cell- (or subcellular elements) based biosensors. Different enzymes (such as tyrosinase or peroxidase) whose activity is inhibited by herbicides are presented. Photosynthetic cells such as algae or cyanobacteria are also reported, as well as subcellular elements (thylakoids, chloroplasts). Atrazine, diuron, 2,4-D and glyphosate appear as the most frequently detected herbicides, using amperometry or optical transduction (mainly based on chlorophyll fluorescence). The recent new WSSA/HRAC classification of herbicides is also included in the review.
Les herbicides constituent la classe de pesticides la plus utilisée dans le monde. Leur utilisation intensive soulève la question de leur nocivité pour l'environnement et la santé humaine. Ces polluants doivent être détectés à de faibles concentrations, en particulier dans les échantillons d'eau. Il existe des techniques analytiques communément admises (HPLC-MS, GC-MS, tests ELISA), mais ces techniques très sensibles et chronophages souffrent d'un coût élevé et de la nécessité d'un équipement encombrant, d'une formation de l'utilisateur et d'un prétraitement de l'échantillon. Les biocapteurs peuvent être utilisés comme systèmes complémentaires d'alerte précoce, mais ils sont moins sensibles et moins sélectifs. En revanche, ils sont rapides, peu coûteux, faciles à manipuler et permettent une détection directe de l'échantillon, sur place, sans autre étape que la dilution. Cette étude se concentre sur les biocapteurs basés sur les enzymes et les cellules (ou éléments subcellulaires). Différentes enzymes (telles que la tyrosinase ou la peroxydase) dont l'activité est inhibée par les herbicides sont présentées. Les cellules photosynthétiques telles que les algues ou les cyanobactéries sont également présentées, ainsi que les éléments subcellulaires (thylakoïdes, chloroplastes). L'atrazine, le diuron, le 2,4-D et le glyphosate apparaissent comme les herbicides les plus fréquemment détectés, en utilisant l'ampérométrie ou la transduction optique (principalement basée sur la fluorescence de la chlorophylle). La nouvelle classification WSSA/HRAC des herbicides est également incluse dans l'étude.
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Année Mois Jours
Avant la publication
jeudi 8 août 2024
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jeudi 8 août 2024
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Dates et versions

hal-04452010 , version 1 (12-02-2024)

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Citer

Guillaume Octobre, Nicolas Delprat, Bastien Doumèche, Béatrice Leca-Bouvier. Herbicide detection: A review of enzyme- and cell-based biosensors. Environmental Research, In press, ⟨10.1016/j.envres.2024.118330⟩. ⟨hal-04452010⟩
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