Un nouveau capteur pour détecter les substances chimiques dans les fruits et légumes

Un consortium financé par l’UE travaille sur une nouvelle technologie à haute vitesse pour identifier les produits chimiques et les bactéries nocives dans les fruits et légumes.

Un nouveau détecteur est en cours de développement pour repérer les traces infimes d’éléments toxiques dans les fruits et légumes, dans le but de protéger les travailleurs agricoles et les consommateurs.

Selon une étude publiée l’année dernière dans la revue BMC Public Health, 385 millions d’agriculteurs et d’ouvriers agricoles dans le monde seraient empoisonnés involontairement par des pesticides chaque année, avec un nombre de décès estimé à 11 000.

C’est en Asie du Sud, suivie de l’Asie du Sud-Est et de l’Afrique de l’Est, que l’on trouve le plus grand nombre de cas d’intoxication aiguë non mortelle par des pesticides.

On pense que certains résidus de pesticides peuvent également provoquer de graves problèmes de santé à long terme, notamment des malformations congénitales, des cancers, des anomalies génétiques, des troubles sanguins et une neurotoxicité.

Le nouveau détecteur ultrasensible utilise la photonique et exploite les particules de lumière pour repérer les plus petites traces de pesticides ou de bactéries en quelques minutes, soit 50 à 100 fois plus vite que les technologies existantes, selon les développeurs de la technologie.

Actuellement mis au point par un consortium financé par l’UE, le nouveau système permettra aux travailleurs de vérifier la présence de pesticides ou de bactéries en contrôlant des dizaines d’échantillons de fruits et de légumes de plus que ce qui est fait actuellement.

De la préparation d’un échantillon à la détection, le nouveau système peut fournir un résultat en moins de 30 minutes, affirment les développeurs, soit une fraction du temps actuel.

L’équipe utilise un système incroyablement sensible qui utilise la lumière laser pour détecter des analytes chimiques ou biologiques. Appelé capteur plasmo-photonique à multiplexage bimodal, le système peut repérer des bactéries ou des pesticides sans étiquette, sans avoir à utiliser de produits chimiques ou de colorants comme marqueurs.

Étant donné que les aliments peuvent se dégrader rapidement et que les contrôles de sécurité sont actuellement très longs, les usines peuvent souvent effectuer moins de contrôles, ce qui signifie que les consommateurs courent un plus grand risque d’exposition aux poisons et aux bactéries.

En général, les contrôles de sécurité des fruits et légumes sont effectués sur des lots aléatoires, puis envoyés à un laboratoire, un processus qui peut prendre 2 à 3 jours pour obtenir un résultat. Pour des raisons de temps et de coûts, ces contrôles ne peuvent pas être effectués dans les parties critiques de la chaîne de valeur comme les supermarchés et les restaurants.

Le coordinateur du projet, Alessandro Giusti, a déclaré : « Avec des milliers de décès dans le monde, nous avons un besoin urgent d’un nouveau dispositif de surveillance rapide, précis, très sensible et bon marché à produire. »

Le projet, appelé Graced, est actuellement coordonné par le CyRIC (centre de recherche et d’innovation de Chypre) et comprend un consortium d’experts de toute l’Europe.

Les développeurs se sont inspirés d’un de leurs capteurs existants qui examine l’eau pour détecter une contamination microbiologique ou chimique avec un petit nombre de pesticides.

Nous avons développé ce projet en tant qu’extension « hard fork » d’un précédent projet européen appelé Waterspy », a déclaré M. Giusti. « Dans un sens, les deux projets sont liés : une technologie basée sur la bio-photonique pour déterminer la contamination dans des matrices spécifiques – dans Waterspy, il s’agissait de l’eau potable ; dans Graced, il peut s’agir de n’importe quoi – l’eau utilisée pour nourrir les plantes, ou les fruits et légumes eux-mêmes. Les technologies de base, cependant, sont entièrement différentes.

« Tout se fait sur une seule puce – nous travaillons à détecter sept analytes différents simultanément en moins de 30 minutes (y compris le temps de préparation de l’échantillon). »

L’équipe de Graced voit également les applications utiles dans les systèmes de production alimentaire dits « de nouvelle génération ». « Les fermes verticales ou urbaines ressemblent un peu à un laboratoire où tout se déroule dans des pièces contrôlées », explique Giusti. « Le contrôle de la qualité de l’eau est très important pour le succès de ces types de fermes, et si ce processus est automatisé, c’est encore mieux.

« Certaines fermes urbaines utilisent des ‘eaux grises’ – les eaux d’évier utilisées pour l’irrigation – où le risque de contamination est possible. Ainsi, une solution comme la nôtre sera très complémentaire de la production alimentaire futuriste. »

S’achevant en 2024, le projet Graced mènera des essais futurs en France, en Italie et en Hongrie, couvrant différents types de systèmes de production (agriculture conventionnelle en plein air, agriculture urbaine inédite, chaîne de valeur agroécologique courte et agriculture semi-automatique).

Le projet, d’une durée de trois ans et demi, a reçu une subvention de 4 989 480 euros d’Horizon 2020 dans le cadre du programme de financement de l’action « Recherche et innovation ».