Nanomousse sur antennes de criquets : détection chimique renforcée en labo

L'antenne d'un criquet est sur le point de devenir un capteur. Dans le laboratoire de Barani Raman, à l'université Washington de Saint-Louis, une fine mousse de collagène chargée de nanomatériaux est appliquée sur les antennes ou les ailes de l'insecte, où elle peut détecter et capter les traces de signatures chimiques. Selon l'équipe, la mousse n'interfère pas avec les autres fonctions de l'insecte.

Les insectes sont depuis longtemps envisagés comme des agents de terrain dans des lieux où l'homme ne peut pas pénétrer. L'obstacle tient à leur odorat, extraordinaire mais étroit. Chaque antenne porte 50 000 neurones récepteurs olfactifs, les cellules nerveuses qui captent les molécules odorantes, et ces neurones perçoivent des odeurs ténues qui guident le comportement du criquet. Malgré cela, l'insecte ne peut pas identifier un éventail de composés assez large. Les capteurs synthétiques font le compromis inverse : ils sont très précis sur des molécules données, mais n'égalent pas l'agilité d'un animal vivant.

La solution repose sur une technique appelée SERS, abréviation de surface-enhanced Raman scattering (diffusion Raman exaltée de surface), qui amplifie le signal des molécules posées sur ou près de surfaces métalliques nanostructurées. Elle est particulièrement utile pour les traces chimiques. Le laboratoire de Singamaneni conçoit ces nanomatériaux, tandis que celui de Raman cartographie les circuits sensoriels du criquet. La mousse de collagène est ultralégère et très poreuse ; elle capte les molécules à la surface du corps de l'insecte. La biologie assure la détection d'un large éventail d'odeurs, pendant que le nanomatériau aide à identifier des espèces chimiques précises, une difficulté majeure, car les chercheurs ignorent souvent quelles molécules ils visent.

Dans une série de tests publiés dans Advanced Materials, les criquets équipés de la mousse ont fait mieux que ceux qui n'en portaient pas et que les capteurs chimiques synthétiques. La détection des odeurs s'est améliorée pour chaque composé testé, y compris la signature chimique du TNT. Le compte rendu ne donne aucun chiffre sur l'ampleur du gain, et tous ces résultats proviennent du laboratoire.

Pour les équipes de recherche et de sauvetage ou les troupes en zone de guerre, l'intérêt est un capteur qui entre en premier. Un système hybride pourrait, en principe, envoyer des criquets en éclaireurs pour signaler les vapeurs chimiques avant que les intervenants n'entrent sur un site. Il s'agit pour l'instant de la vision de l'équipe plutôt que d'un dispositif : l'étude est un résultat de laboratoire, et ni l'équipe ni l'université ne donnent de calendrier pour un usage sur le terrain.