Spectromicroscopie infrarouge à l'échelle nanométrique : Application à l'étude d'objets biologiques

par Céline Mayet

Thèse de doctorat en Physique. Chimie - Physique

Sous la direction de Alexandre Dazzi.


  • Résumé

    La spectromicroscopie infrarouge est une technique d'analyse extrêmement performante capable à la fois de caractériser des composés chimiques par leurs bandes d'absorption et de les localiser spatialement grâce à un microscope. L'expérience AFMIR (Atomic Force Microscope InfraRed) est une méthode récente et originale de spectromicroscopie infrarouge sub-Iongueur d'onde qui couple un laser infrarouge pulsé accordable et un microscope à force atomique (AFM). En utilisant l'effet photothermique, elle permet de faire de la spectroscopie infrarouge « ultra locale» et de réaliser des cartographies chimiques avec une très bonne résolution latérale (quelques dizaines de nanomètres). Au cours de cette thèse, un travail de modélisation a été mené afin d'estimer la résolution spatiale de la technique AFMIR et de comprendre tous les phénomènes physiques qu'elle met enjeu. Parallèlement à cette étude théorique, une étape de développement instrumental a été nécessaire pour adapter l'expérience à des études en milieu liquide et permettre l'analyse d'échantillons biologiques vivants. Enfin, trois problématiques ont été abordées : infection de la bactérie Escherichia coli par le phage T5, production du polymère PHB par la bactérie Rhodobacter capsulatus et détermination de l'organite cible d'une hormone pour une lignée cellulaire hormono-indépendante du cancer du sein. L'ensemble des résultats a été confirmé avec des mesures de microscopie électronique en transmission et de spectroscopie d'absorption infrarouge classique. La technique AFMIR est maintenant opérationnelle pour être proposée à d'autres chercheurs du domaine de la biologie.

  • Titre traduit

    Nanoscale infrared spectromicroscopy : Application to the study of biological samples


  • Résumé

    Infrared spectromicroscopy is an extremely powerful analytical technique able both to characterize chemical compounds by their absorption bands and to locate them spatially through a microscope. The AFMIR facility (Atomic Force Microscope InfraRed) is a new and original technique of sub-wavelength infrared spectromicroscopy that combines a tunable pulsed infrared laser and an atomic force microscope (AFM). By using the photothermal effect, it allows the experimenter to do « ultra local» infrared spectroscopy and to achieve chemical mappings with a very good lateral resolution (a few tens of nanometers). During this thesis, a modeling work was conducted to estimate the spatial resolution of the AFMIR technique and to understand all involved physical phenomenons. Parallel to this theoretical study, a stage of instrumental development was necessary to adapt the facility to studies in liquid medium and to allow analysis of live biological samples. Finally, three scientific questions were addressed: infection of the bacterium Escherichia coli by the phage T5, production of the polymer PHB by the bacterium Rhodobacter capsulatus and identification of the organelle target for a hormone in a hormone independente breast cancer cellline. All results were confirmed with measurements by transmission electron microscopy and conventional infrared absorption spectroscopy. The AFMIR technique is now operational to be offered to other researchers in the field of biology.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XIII-211 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 201-210

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2010)272
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