Un instrument sans lentille détecte les micro-organismes mortels dans l’eau potable

L’accès à une eau potable sûre est un enjeu crucial pour la santé publique mondiale. Une équipe internationale de chercheurs vient de faire une percée significative dans ce domaine en développant un système innovant de détection des bactéries dans l’eau, sans utiliser de lentilles optiques. Cette avancée pourrait révolutionner la surveillance de la qualité de l’eau, en particulier dans les régions aux ressources limitées.

Chaque année, plus d’un million de personnes meurent à cause de sources d’eau insalubres dans les pays en développement. Les méthodes actuelles de détection des microorganismes pathogènes dans l’eau sont souvent longues et coûteuses, nécessitant des équipements sophistiqués et du personnel qualifié. Face à ce défi, le Dr Ashim Dhakal et son équipe du Phutung Research Institute au Népal ont développé une approche novatrice.

Comme l’explique le Dr Dhakal, «Nous espérons que notre travail facilitera le développement de systèmes de détection plus simples, rentables et pourtant hautement efficaces pour l’eau potable, sauvant ainsi d’innombrables vies à travers le monde.»

Une technologie sans lentille

Le système développé par l’équipe est un fluoromètre sans lentille. Pour comprendre son fonctionnement, imaginons un détecteur de fumée ultrasensible, mais pour les bactéries dans l’eau. Voici comment il fonctionne :

1. Illumination UV

Le système utilise une lumière ultraviolette (UV) pour «éclairer» l’échantillon d’eau. C’est comme si on utilisait une lampe torche spéciale pour révéler des traces invisibles à l’œil nu.

2. Excitation des protéines bactériennes

Lorsque la lumière UV touche les protéines présentes dans les bactéries nocives, celles-ci s’illuminent, un peu comme des lucioles microscopiques.

3. Détection de la fluorescence

Le système capture ensuite cette «lueur» émise par les protéines bactériennes, permettant de détecter leur présence même en très faible quantité.

Des performances impressionnantes

Ce qui rend ce système vraiment remarquable, c’est sa sensibilité exceptionnelle. Il peut détecter des protéines bactériennes à des concentrations inférieures à une partie par milliard. Pour se faire une idée, c’est comme être capable de trouver une goutte d’encre dans une piscine olympique !

Le Dr Dhakal souligne l’efficacité de cette approche : «Notre système est déjà très utile car la mesure sensible et précise de la concentration des protéines bactériennes qu’il fournit est directement liée à l’efficacité du traitement de l’eau, à la dose de désinfectants nécessaire et à la probabilité de prolifération bactérienne en cas de recontamination.»

Les avantages d’un système sans lentille

L’innovation majeure de cette recherche réside dans l’élimination des lentilles optiques traditionnellement utilisées dans ce type d’appareil. Cette décision audacieuse apporte plusieurs avantages :

• Réduction des coûts : Les lentilles spéciales pour UV sont coûteuses. Leur suppression rend le système plus abordable.
• Miniaturisation : Sans lentilles, l’appareil peut être plus compact et léger.
• Simplicité d’utilisation : Moins de composants signifie moins de réglages précis nécessaires.
• Performances améliorées : Étonnamment, le système sans lentille produit un signal de fluorescence deux fois plus fort qu’un système avec lentilles.

Des applications concrètes

Cette technologie ouvre la voie à de nombreuses applications pratiques :

• Surveillance de l’eau dans les pays en développement
• Contrôle rapide de la qualité de l’eau lors d’événements sportifs (comme les Jeux Olympiques)
• Évaluation de la sécurité de l’eau dans les zones touchées par des catastrophes naturelles

L’équipe de recherche travaille actuellement sur une version de poche de ce fluoromètre sans lentille pour des tests sur le terrain. Ils cherchent également à améliorer la spécificité du système pour détecter des types précis de contamination bactérienne.

Cette avancée scientifique représente un pas important vers un accès plus large à des outils de surveillance de la qualité de l’eau. En rendant ces technologies plus accessibles et plus efficaces, nous nous rapprochons de l’objectif de fournir une eau potable sûre à tous, partout dans le monde.

Légende illustration : Des chercheurs ont mis au point un système de détection par fluorescence (à droite) qui permet de détecter avec une grande sensibilité des micro-organismes mortels dans l’eau potable, sans utiliser de lentilles. Ils transforment à présent cette technologie en un système portatif à immersion sans lentille (à gauche) qui pourrait être utile pour tester la qualité de l’eau dans les jets traditionnels en pierre naturelle largement utilisés par les habitants de la vallée de Katmandou, au Népal (à l’arrière-plan). Crédit : Rijan Maharjan, Ashim Dhakal, Institut de recherche Phutung

A Maharjan, P Waiba, S. Shrestha, R. Maharjan, A. Martin, K. Li, E. R. Martin, T. F. Krauss, A. Dhakal, “When a lensless fluorometer outperforms a lensed system,” 11, 8, pp. 1124-1128  (2024). DOI: 10.1364/OPTICA.527289