Ces dix dernières années la recherche dans le domaine du nez électronique a connu un regain d’intérêt en Europe, aux Etats-Unis et au Japon avec un effort de recherche important. En effet, les domaines d’applications sont très nombreux, comme le contrôle qualité dans l’agroalimentaire, la détection de gaz ou d’allergènes.
• Ces capteurs d’odeurs doivent permettre d’identifier la signature olfactive d’un gaz ou d’un liquide, c’est-à-dire de reconnaître, à l’instar d’un nez humain, certaines molécules caractéristiques les constituant. D’une façon générale, un nez électronique est constitué d’un ou plusieurs capteurs sensibles à la molécule à identifier, d’un système de traitement du signal et d’un ensemble de logiciels assurant l’identification et l’aide à la décision.
• La molécule à détecter doit agir sur les propriétés physico-chimiques du capteur. La mesure de ces modifications assure la détection. Plusieurs capteurs sont nécessaires pour réaliser un nez artificiel, chacun étant sensible à un type particulier de molécules. Le système devient de ce fait complexe et son coût est accru. Le fait que ces capteurs saturent en environnement réel (par la présence de vapeur d’eau, par exemple) présente un autre inconvénient.
• Pour pallier ce problème, l’équipe de Nanométrologie et microsystèmes pour les sciences du vivant du laboratoire d’Optique de l’université de Franche-Comté utilise le neurone olfactif comme capteur d’odeurs. La difficulté consiste à recueillir les signaux fournis par le neurone lorsqu’il est excité par une molécule. Le potentiel d’action, premier signal, est détecté par des électrodes. Cette première étape permet d’attribuer cette molécule à un groupe de A odeurs dans le spectre d’odeurs qui en contient 1 000. Afin d’améliorer la discrimination, la méthode de détection des flux ioniques par fluorescence ou temps de déclin de fluorescence est mise en oeuvre.
• Le recueillement de ces deux types de signaux nécessite le positionnement optimal des neurones. Dans ce but, ceux-ci sont cultivés sur un substrat approprié : un microsystème en silicium qui doit assurer leur maintien en vie.
• En s’appuyant sur le principe de la diélectrophorèse, un corps diélectrique peut être déplacé par l’action d’une force électromagnétique. Le neurone est ainsi placé au niveau de quatre pistes conductrices, formant la cellule de déplacement. Le passage d’un courant électrique dans ces pistes engendre un champ électrique qui, à son tour, induit une force électromagnétique. Ainsi le neurone sera positionné au centre de la cellule de déplacement. En effet, les pistes adjacentes sont soumises à des potentiels électriques déphasés de 0, π/2, π, 3π/2. Le sens du courant dans ces pistes définit le sens du déplacement du neurone. Au centre de la cellule, le neurone se trouve soumis à un moment de rotation (dû aux forces électromagnétiques) qui assure l’alignement du neurone olfactif avec les électrodes de mesure du potentiel d’action et de la mesure de fluorescence.
• L’équipe a conduit ce travail en collaboration avec le laboratoire de Neurosciences et le laboratoire de Chimie des matériaux et interfaces de l’université de Franche-Comté.
Tijani Gharbi
Laboratoire d’Optique P. M. Duffieux
Université de Franche Comté
Tél. 03 81 66 64 61 – Fax 03 81 66 64 28
tijani.gharbi@univ-fcomte.fr
Guillaume Herlem
Laboratoire de Chimie des matériaux et interfaces
Université de Franche Comté
Tél. 03 81 66 62 94 – Fax 03 81 66 62 88
guillaume.herlem@univ-fcomte.fr
