PHEROSENSOR #2 Pourquoi développer deux capteurs pour détecter une même phéromone ?

Lors de notre échange avec Philippe Lucas, une idée est revenue à plusieurs reprises : lorsqu'un projet est exploratoire, il faut parfois accepter d'explorer plusieurs voies scientifiques en parallèle. 
C'est précisément le choix qui a été fait pour PHEROSENSOR. 
L'objectif était ambitieux : développer des capteurs capables de détecter des phéromones présentes à des concentrations extrêmement faibles dans l'air.

Pour y parvenir, les chercheurs se sont inspirés des performances exceptionnelles des récepteurs phéromonaux des insectes. Ces protéines, localisées sur les neurones olfactifs des antennes, sont spécialisées dans la reconnaissance d'une phéromone donnée. Elles présentent deux propriétés particulièrement recherchées : une très grande sensibilité et une forte spécificité.

Le projet a ainsi développé deux approches complémentaires :

• Le capteur biologique repose sur des drosophiles sentinelles génétiquement modifiées^[1] exprimant un récepteur phéromonal spécifique. Leur réponse électrophysiologique^[2] est analysée, à l’aide de l’intelligence artificielle en temps réel, afin de détecter la présence de la phéromone. Cette approche constitue une référence biologique pour le développement du capteur physique.
• Le capteur physique transpose ces performances biologiques dans un dispositif bio-inspiré ! Des récepteurs phéromonaux sont greffés sur une membrane résonnante en diamant. La fixation des molécules de phéromone aux récepteurs modifie la fréquence de résonance, produisant un signal électrique mesurable.

Au terme du projet, cette double stratégie a permis d'atteindre les objectifs fixés en matière de sensibilité et de sélectivité. Les premiers essais du capteur physique montrent une détection spécifique et reproductible de la phéromone ciblée, tandis que les mouches sentinelles présentent une hypersensibilité remarquable, avec un seuil de détection inférieur à 10^-15 g en laboratoire.

A- Membrane en diamant fonctionnalisée par les récepteurs phéromonaux (PR) vibrant à un fréquence de résonnance f0. 
B- La liaison de molécules de phéromone avec les PR immobilisés sur la surface de la membrane induit un déplacement de la fréquence de résonnance proportionnel à la masse des phéromones piégées. 
C- Capture d'image d'une membrane en diamant en résonnance observée au microscope optique.

Au-delà du développement des capteurs eux-mêmes, PHEROSENSOR a également permis de produire de nouvelles briques scientifiques : identification de récepteurs phéromonaux, électroantennographie^[3] portable, modélisation de la propagation des panaches de phéromones dans les paysages agricoles, de la position des insectes en inversant le modèle, et de l’optimisation de placement des capteurs pour maximiser la précision.

Le démonstrateur reste aujourd'hui à un stade préindustriel. L’objectif est désormais d'en optimiser la conception et le coût afin d'en faire un dispositif utilisable sur le terrain. Mais ces travaux ont déjà permis de démontrer qu'une nouvelle génération de capteurs bio-inspirés constitue une voie crédible pour enrichir les outils de surveillance des ravageurs et contribuer, demain, à une agriculture plus prédictive.

Les résultats des projets du PPR Cultiver et Protéger Autrement seront présentés les 13 et 14 octobre 2026, lors des Journées annuelles consacrées au thème : « De la rupture scientifique à l'innovation pour la protection durable des cultures ». 

[1] Les mouches sentinelles sont des drosophiles transgéniques modifiées pour exprimer le récepteur phéromonal d’un insecte ravageur, leur conférant une hypersensibilité à sa phéromone.

[2] L’électrophysiologie est la mesure de l'activité électrique d'une cellule, d'un tissu ou d'un organe.

[3] Méthode de mesure des réponses électriques des antennes d’insectes à des odeurs.