Des chercheurs de l’École des sciences de l’IUPUI ont découvert que les mouches à viande peuvent être utilisées comme capteurs chimiques, avec un accent particulier sur la détection d’agents de guerre chimique.
Malgré des interdictions généralisées, des armes chimiques ont été déployées lors de conflits récents tels que la guerre civile syrienne, et certains experts craignent qu’elles ne soient utilisées dans la guerre en Ukraine. Une étude de l’IUPUI montre que les mouches à souffler pourraient être utilisées comme une alternative plus sûre pour enquêter sur l’utilisation de ces armes – ainsi que d’autres produits chimiques dans l’environnement – en gardant les humains à l’écart de situations potentiellement dangereuses.
L’ouvrage paraît dans la revue Sciences et technologie de l’environnement. La recherche a été financée par une subvention de la US Defense Advanced Research Projects Agency.
« Les mouches à souffler sont omniprésentes et elles sont très habiles à échantillonner l’environnement qui nous entoure », a déclaré Christine Picard, professeure agrégée de biologie et directrice du programme de sciences médico-légales et d’investigation à la faculté des sciences de l’IUPUI. « Ils voleront à travers l’environnement, le goûteront et cette information sera stockée dans leurs tripes. Grâce à une série d’expériences, nous avons pu examiner l’impact de différents facteurs environnementaux sur leur détection de simulants d’armes chimiques. »
L’équipe d’étudiants qui a mené les expériences à l’aide d’un simulant d’arme chimique était dirigée par Nick Manicke, professeur agrégé de chimie et de biologie chimique et de sciences médico-légales et d’investigation à l’IUPUI. Un simulant d’arme chimique partage les caractéristiques des agents de guerre chimique réels – mais n’est pas toxique pour les humains – ainsi que des pesticides, qui sont chimiquement similaires aux agents de guerre chimique en termes de comportement de leurs molécules.
« Nous avons utilisé un spectromètre de masse pour déterminer quels produits chimiques se trouvaient dans les tripes des mouches », a déclaré Manicke. « Nous avons pu détecter les simulants d’agents de guerre chimique, ainsi que certaines des choses dans lesquelles les agents chimiques se décomposent une fois qu’ils sont dans l’environnement. Si une mouche devait tomber sur une source d’eau, avec un agent chimique hydrolysé dans le l’eau, on trouverait ça dans la mouche. »
Bien que les agents de guerre chimique ne persistent pas longtemps dans l’environnement, les chercheurs ont découvert qu’ils sont suffisamment bien conservés dans les entrailles de la mouche pour une analyse chimique. Ils ont également pu détecter les simulants d’agents de guerre chimique jusqu’à 14 jours après l’exposition initiale d’une mouche, illustrant une alternative plus sûre pour la collecte d’échantillons, sans risquer des vies humaines.
« Si une zone est trop dangereuse, trop éloignée ou dans une zone d’accès restreint – ou si l’on voulait simplement prélever des échantillons en secret – il suffit alors de mettre des appâts et les mouches viendront à l’appât », a déclaré Manicke. « Nous pouvons balayer de vastes zones en attirant les mouches dans un piège et en analysant ce qu’il y a dans leurs tripes. »
Cette recherche a également des applications importantes pour les scientifiques de l’environnement qui veulent comprendre comment les polluants, tels que les pesticides, se déplacent dans l’environnement.
« Grâce à la collaboration entre le Dr Manicke et le Dr Picard, nous avons pu travailler sur un projet susceptible d’avoir un impact direct », a déclaré Sarah Dowling, Ph.D. étudiant co-auteur de l’étude. « Il est gratifiant de savoir que le travail que nous avons effectué tout au long de ce projet pourrait améliorer la sécurité des combattants et des autres personnes qui manipulent des produits chimiques dans l’environnement. »
Ensuite, les chercheurs prévoient d’appliquer ce qu’ils ont appris de cette étude à un nouveau projet de deux ans financé par le Bureau de recherche de l’armée sur la chimie environnementale. Ces travaux porteront sur la détection des molécules des « munitions insensibles », qui sont un nouveau type de composés explosifs moins susceptibles d’exploser accidentellement. Pour cette raison, cependant, ils ont tendance à se déposer davantage dans l’environnement.
À l’aide de mouches à souffler provenant de zones éloignées ou dangereuses, Manicke et Picard rechercheront des traces de composés de munitions insensibles dans les mouches, indiquant une contamination environnementale.
Sarah N. Dowling et al, Insectes en tant que capteurs chimiques : détection de simulants d’agents de guerre chimique et de produits d’hydrolyse dans la mouche à souffler à l’aide de LC-MS/MS, Environ. Sci. Technol. (2022). doi.org/10.1021/acs.est.1c07381