Développement et optimisation de biocapteurs électrochimiques à base de biomolécules et de micro-organismes

par Mouna Hnaien

Thèse de doctorat en Chimie bio-analytique

Sous la direction de Nicole Jaffrezic-Renault et de Florence Lagarde.

Soutenue le 06-07-2010

à Lyon 1 , dans le cadre de École Doctorale de Chimie (Lyon) , en partenariat avec Laboratoire des Sciences Analytiques. Lsa (laboratoire) .

Le président du jury était Didier Léonard.

Le jury était composé de Jean-Yves Richard.

Les rapporteurs étaient Élizabeth Lojou, Gérald Thouand.


  • Résumé

    Les biocapteurs sont des moyens d’analyse en plein essor à la fois rapides, sélectifs et peu coûteux applicables à des domaines extrêmement variés (environnement, santé, agroalimentaire,…). Dans ce type d’outil, un élément sensible de nature biologique (anticorps, enzyme, microorganisme, ADN…) doté d’un pouvoir de reconnaissance pour un analyte ou un groupe d’analytes est associé à un transducteur pouvant être de type électrochimique, optique ou thermique. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au développement de différents biocapteurs se basant sur l'immobilisation d'enzymes ou de bactéries sur des microélectrodes en vue d’une détection électrochimique. Nous avons montré les potentialités d’application de deux biocapteurs conductimétriques à base de protéinase K ou de protéinase K et de pronase à la détection des modifications de conformation de la myoglobine et de l’albumine de sérum bovin au cours de leur relargage à partir de microsphères de poly (ε-caprolactone). Nous avons également mis au point un biocapteur conductimétrique à base de catalase et d’alcool oxydase pour une détection rapide et sensible des alcools ainsi que deux biocapteurs à catalase pour la détection impédimétrique et conductimétrique du cyanure et l’étude des interactions catalase-cyanure. Nous avons enfin élaboré des biocapteurs bactériens à base de Pseudomonas putida F1 pour la détection du trichloroéthylène dans les eaux souterraines. Pour cela, une voie originale d’immobilisation des cellules, basée sur la fonctionnalisation du transducteur à l’aide de couches autoassemblées et d’anticorps, ainsi que l’utilisation de nanotubes de carbone, a été explorée

  • Titre traduit

    Development and optimization of electrochemical biosensors based on biomolecules and microorganisms


  • Résumé

    The development of biosensors is an expanding research area. Indeed, biosensors are rapid, selective and cost-effective analytical tools which find applications in various fields (environment, health, food,…). They are constituted of a sensitive biological element (antibody, enzyme, microorganism, DNA…), which can selectively recognize one analyte or a group of analytes, associated to an electrochemical, optical or thermal transducer. In this work, we developed different biosensors based on enzymes or bacteria immobilised onto microelectrodes in view of electrochemical detection. First, we demonstrated the potentialities of two conductometric biosensors based on proteinase K or proteinase K and pronase for the detection of myoglobin and bovine serum albumine conformation changes during their release from poly (ε-caprolactone) microspheres. Then, we elaborated a bi-enzymatic conductometric biosensor with catalase and alcohol oxidase as sensing elements, for a rapid and sensitive detection of alcohols. Catalase impedimetric and conductometric biosensors were also developed for cyanide detection and used for the study of catalase-cyanide interactions. Finally, we prepared Pseudomonas putida F1 whole cell biosensors for the determination of trichloroethylene in groundwaters. For that, an original route, including the functionalisation of the transducer with a self-assembled-monolayer and antibodies, and the use of single-wall carbon nanotubes, was investigated for cell immobilisation

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