Principe
Le principe de base des tests ELISA repose sur l’interaction spécifique antigène-anticorps.
L’antigène est le polluant organique recherché. L’anticorps du polluant recherché se lie spécifiquement au polluant.
L’anticorps, immobilisé à la surface d’un solide ou sur des particules magnétiques est mis en présence d’un mélange de l’échantillon à analyser et d’un réactif qui contient un analogue du polluant greffé à un marqueur et qui est introduit en quantité précise. L’anticorps peut se lier soit au polluant recherché, soit à cet analogue marqué. Après compétition des différents composés du mélange pour l’anticorps, l’excès de molécules non fixées à la phase solide est éliminé par lavage.
On mesure la quantité de marqueur fixé. On emploie, pour cela une réaction enzymatique qui transforme un substrat incolore en un produit de réaction coloré. La coloration développée se mesure à l’aide d’un photomètre et est inversement proportionnelle à la concentration du polluant dans l’échantillon.
Description
Les tests ELISA sont des tests de terrain rapides qui permettent de mesurer la pollution de façon semi-quantitative.
Il s’agit d’une technique biochimique, utilisée principalement en immunologie, afin de détecter la présence d’un anticorps ou d’un antigène dans un échantillon.
Les tests ELISA (Enzyme Linked Immunosorbent Assay) sont principalement destinés à un usage médical, mais depuis quelques années ils s’ouvrent à d’autres domaines, telles que l’environnement et l’alimentaire.
Il est impératif d'avoir une certaine connaissance des contaminants préoccupants sur un site avant l’utilisation de la technique.
Types de tests ELISA :
Il existe trois types de test ELISA :
- ELISA indirect : l’enzyme amplifie les signaux des complexes immuns ; test très sensible mais beaucoup de faux positifs (nécessite beaucoup de points de contrôle),
- ELISA en sandwich : permet de détecter un échantillon d’antigène dans un sérum ou tout autre échantillon ; test très utilisé dans la recherche,
- ELISA par compétition : s’effectue par compétition de liaison. Plus la concentration initiale de l’antigène est haute, moins il restera d’enzyme pour émettre le signal et plus le signal sera faible.
Applicabilité
Légende des tableaux 1 à 3 suivants :
✅ = Technique applicable
❌ = Technique inapplicable
Milieu :
Le tableau 1 ci-dessous indique les milieux pour lesquels les kits ELISA sont applicables ou non :
| Milieu concerné | Application | Commentaire |
|---|---|---|
| Sol | ✅ | |
| Gaz du sol | ❌ | |
| Eau souterraine | ✅ | Avec les kits de certains fabricants seulement |
| Eau de surface et de puits | ✅ | Avec les kits de certains fabricants seulement |
| Sédiments | ✅ | Avec les kits de certains fabricants seulement |
Type de sol :
Le tableau 2 ci-dessous indique les types de sols pour lesquels les kits ELISA sont applicables ou non :
| Type de sol | Applicabilité |
|---|---|
| Sableux | ✅ |
| Limoneux | ❌ |
| Graveleux | ✅ |
| Argileux | ❌ |
| Grès | ❌ |
| Craie | ❌ |
| Roches et terrain indurés | ❌ |
Hydrogéologie :
Le tableau 3 ci-dessous indique les conditions hydrogéologiques dans lesquels les kits ELISA sont applicables ou non :
| Zone saturée et non saturée | Applicabilité |
|---|---|
| Perméable | ✅ |
| Semi-perméable | ✅ |
| Imperméable | ❌ |
Polluants caractérisés
Le tableau 4 ci-dessous indique les polluants caractérisables ou non au moyen des kits ELISA :
Légende du tableau 4 :
✅ = Polluant caractérisable
❌ = Polluant incaractérisable
| Polluants | Sols | Gaz du sol | Eau souterraine | Commentaires |
|---|---|---|---|---|
| BTEX | ✅ | ❌ | ✅ | Avec les kits de certains fabricants seulement |
| HAP | ✅ | ❌ | ✅ | |
| Dioxines / Furanes | ✅ | ❌ | ✅ | |
| HAP | ✅ | ❌ | ✅ | Avec les kits de certains fabricants seulement |
| HCT (C5-C10) | ❌ | ❌ | ❌ | |
| HCT (C10-C40) | ✅ | ❌ | ❌ | Avec les kits de certains fabricants seulement |
| Solvants chlorés (chlorophénols) | ✅ | ❌ | ✅ |
Avec les kits de certains fabricants seulement
|
| Métaux lourds | ❌ | ❌ | ❌ | |
| Nitro-aromatiques | ✅ | ❌ | ✅ | Avec les kits de certains fabricants seulement |
| PCB | ✅ | ❌ | ✅ | Avec les kits de certains fabricants seulement |
| PFAS | ✅ | ❌ | ✅ | Avec les kits de certains fabricants seulement |
| Phénols | ✅ | ❌ | ✅ | Avec les kits de certains fabricants seulement |
| Hydrocarbures pétroliers aromatiques ou non | ✅ | ❌ | ✅ | |
| Pesticides | ✅ | ❌ | ✅ | ex. : DDT/DDE/DDD, Carbofuran, Carbendazim/Benomyl, Métalochlor, Atrazine et triazines |
Faibles limites de détection : 0,05-0,1 µg/l
Les limites de détection sont très variables au sein d’un même kit en fonction des polluants/groupe de polluant cibles, de la matrice d'échantillon et des interférences.
Etapes d'utilisation
Le tableau 5 ci-dessous indique les étapes aux cours desquelles les kits ELISA est utilisable ou non :
Légende du tableau 5 :
✅ = Technique utilisable
❌ = Technique inutilisable
| Etapes | Utilisation | Commentaires |
|---|---|---|
| Diagnostic rapide (screening) | ✅ | Test utilisable aux 3 étapes à condition d’avoir une idée du polluant présent sur le site. Dans le cas contraire une caractérisation préalable est obligatoire. |
| Diagnostic avancé (caractérisation du site) | ✅ | |
| Suivi de la dépollution | ✅ | |
| Surveillance environnementale | ❌ |
Types de résultats
Semi-quantitatif : ces résultats peuvent être utilisés pour délimiter les zones polluées. Ils doivent être corrélés aux résultats d’ analyses classiques.
Avantages et inconvénients
Avantages :
Les Tests immuno-enzymatiques présentent les avantages suivants :
- Délai d'exécution rapide,
- Faible coûts des kits,
- Mesure d’environ 40 échantillons de manière quasi simultanée,
- Test spécifique d'un polluant ou dans le meilleur des cas d'une famille de polluant.
Inconvénients :
Les inconvénients et les facteurs limitants de cette technique sont les suivants :
- Préparation préalable des échantillons,
- Présence d’interférence,
- Impossibilité de réaliser une approche multirésidu,
- Les tests Elisa actuellement commercialisés ne couvrent pas l'ensemble des polluants recherchés,
- La présence de matière en suspension dans les échantillons peut affecter la lecture de densité optique et donc la quantification de la teneur en substances dans l’échantillon,
- Test spécifique à un polluant ou à une famille de polluant,
- Précision moyenne des résultats.
Coûts
Le coût unitaire d’environ 10 à 15 euros par échantillon et par kit
Maturité
Le test ELISA dispose d’une R&D aboutie et en plein essor, toutefois il est encore rarement utilisé sur le terrain.
Mesures de sécurité
L’utilisation des gants, blouses et lunettes sont obligatoires sur le terrain. Le port des autres EPI est aussi vivement conseillé pour raison de sécurité.
Références bibliographiques et sites ressources
Bibliographie :
Centre National de Recherche sur les Sites et Sols Pollués (CNRSSP) (2005)
Stratégie et technique d’échantillonnage des sols pour l’évaluation des pollutions, Fascicule II : référentiel méthodologique, Rapport final provisoire (Confidentiel), 177p
Gutierrez A., Baran N., Togola A., Albéric P., (2009).
Projet MASQUES : Méthodes Alternatives pour le Suivi de la Qualité des Eaux Souterraines : Application aux produits phytosanitaires et substances émergentes. Rapport intermédiaire. BRGM/RP 57455-FR, 72 pp, 31 illustrations
Jeannot R., Lemière B., Chiron S. avec la collaboration de Augustin F., Darmendrail D., (2001)
Guide méthodologique pour l’analyse des sols pollués. Documents du BRGM 298, 85p, 44 fig.
Laperche V., Hube D., Guérin V. & Aubert N., (2014).
Outils de mesure sur site : quel besoin et quelles mesures pour quelle utilisation ? Rapport final. ADEME. 22p
Togola A., (2009)
Applicabilité des kits ELISA dans le cadre de la surveillance des eaux souterraines et eaux superficielles, Rapport BRGM/RP-58259FR, 27 pages, 11 illustrations.