Développement de biocapteurs à base de récepteurs phéromonaux pour la détection précoce des insectes ravageurs

Development of biosensors for early detection of pest insects usingpheromone receptor-based olfactory sensors

• Auteur / Autrice : Oumaima Zaki
• Direction : Lionel Rousseau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Electronique, Optronique et Systèmes
• Date : Inscription en doctorat le 09/02/2022
• Etablissement(s) : Université Gustave Eiffel
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ESYCOM - Electroniques, Systèmes de Communication et Microsystèmes

Mots clés

Mots clés libres

Biocapteur

Récepteurs phéromonaux

Détection

Diamant

Cmut

Biosensor

Pheromone receptors

Detection

Diamond

Cmut

Résumé

Les insectes ravageurs causent des dommages importants aux cultures agricoles, ce qui réduit la production et menace son rendement économique. La détection précoce des insectes ravageurs invasifs est un défi majeur pour une action optimale avant l'infestation. Les méthodes de surveillance utilisées actuellement reposent sur des pièges à insectes notamment à base de phéromones ; ce sont des signaux chimiques spécifiques libérés par les insectes pour attirer leurs congénères. Néanmoins, ces techniques sont peu efficaces et impliquent de fréquentes interventions humaines pour assurer le comptage et l'identification des captures; elles nécessitent également la diffusion des phéromones et donc leur production préalable. Ainsi, la détection des phéromones d'insectes est une alternative prometteuse pour la surveillance des insectes. Dans ce cadre, nous développons des biocapteurs à base de récepteurs à phéromones (PRs) pour surveiller 3 espèces d'insectes nuisibles installés ou potentiellement invasifs en France et en Europe : les papillons Spodoptera littoralis et S. frugiperda et le charançon rouge du palmier. Leurs récepteurs correspondants seront immobilisés sur des transducteurs ultrasonores capacitifs micro-usinés à base de diamant (CMUT) pour une détection hautement sélective.

Insect pests cause significant damage to agricultural crops, reducing the production and threatening its economic yield. Early pest detection allows the implementation of appropriate measures to avoid excessive infestation. Traditional monitoring methods are based on insect traps using species-specific chemical signals known as pheromones that are released by insects to communicate and attract their congeners. Nevertheless, this approach is time consuming and involves frequent observations to ensure the counting and identification of captures; it also requires pheromones diffusion and therefore their prior production. Thus, the detection of insect pheromones is a promising alternative for insect surveillance. In this context, we are developing biosensors based on pheromone receptors (PRs) to monitor 3 insect pests installed or potentially invasive in France and Europe : the fall armyworm, the cotton moth and the red palm weevil. Their corresponding PRs will be immobilized on diamond-based capacitive micromachined ultrasonic transducers (CMUT) to achieve a highly selective detection.