Electrode 3D de PEDOT : PSS pour la détection de métabolites électrochimiquement actifs de Pseudomonas aeruginosa

par Julie Oziat

Thèse de doctorat en Microélectronique

Sous la direction de George Malliaras et de Pascal Mailley.

Soutenue le 14-11-2016

à Lyon , dans le cadre de École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne) , en partenariat avec CEA Grenoble- LETI (équipe de recherche) et de Département micro Technologies pour la Biologie et la Santé (laboratoire) .

Le président du jury était Didier Delabouglise.

Le jury était composé de George Malliaras, Pascal Mailley, Didier Delabouglise, Alexander Kuhn, Sylvie Elsen, Roisin Owens.

Les rapporteurs étaient Didier Delabouglise, Alexander Kuhn.


  • Résumé

    Lors d’infections, l'identification rapide des micro-organismes est cruciale pour améliorer la prise en charge du patient et mieux contrôler l'usage des antibiotiques. L’électrochimie présente plusieurs avantages pour les tests rapides : elle permet des analyses in situ, faciles et peu chères dans la plupart des liquides. Son utilisation pour l’identification bactérienne est récente et provient de la découverte de molécules donnant de forts signaux redox dans le surnageant de bactéries du genre Pseudomonas.Cette thèse s’intéresse à l’analyse de surnageants de la bactérie Pseudomonas aeruginosa, 4e cause de maladies nosocomiales en Europe. Tout d’abord, l’intérêt de l’analyse électrochimique de surnageants de culture dans une visée d’identification a été évalué. Pour cela, après l’étude de 4 potentiels biomarqueurs de la présence de cette bactérie en solutions modèles, l’analyse électrochimiques de surnageant de plusieurs souches P. aeruginosa a été effectuée. Les résultats obtenus sont prometteurs. Ils mettent en évidence une signature électrochimique complexe et souche-dépendante du surnageant.La suite de la thèse s’est intéressée à l’amplification de la détection électrochimique grâce à l’utilisation du polymère conducteur PEDOT:PSS. Il a été choisi pour ses bonnes propriétés électrochimiques, sa biocompatibilité et sa facilité de mise en forme. Il a tout d’abord été utilisé sous forme de films minces pour confirmer son pouvoir d’amplification. Une électrode 3D a ensuite été fabriquée par lyophilisation. L’utilisation de ce type d’électrode permet d’amplifier encore la détection en augmentant la surface d’échange mais aussi en confinant les bactéries dans l'électrode.

  • Titre traduit

    PEDOT : PSS 3D electrodes for detection of Pseudomonas aeruginosa electroactive metabolites


  • Résumé

    During infections, microorganisms fast identification is critical to improve patient treatment and to better manage antibiotics use. Electrochemistry exhibits several advantages for rapid diagnostic: it enables easy, cheap and in situ analysis in most liquids. Its use for bacterial identification is recent and comes from the discovery of molecules giving strong redox signals in the bacterial supernatant of the Pseudomonas genus.This thesis focuses on the supernatants analysis of the bacterium Pseudomonas aeruginosa. This bacteria is the fourth cause of nosocomial infections in Europe. First, the interest of supernatants electrochemical analysis for identification was evaluated. For this, after the study of four redox biomarkers of this bacterium in model solutions, supernatant electrochemical analysis of several strains of P. aeruginosa was performed. The results are promising. They highlight a complex strain-dependant electrochemical signature of the supernatant.Following, we focused in the amplification of the electrochemical detection through the use of the conductive polymer PEDOT: PSS. This polymer was chosen for its good electrochemical properties, its biocompatibility and its easy shaping. It was first used as a thin films to confirm its amplification power through biomarker adsorption. Then, a 3D electrode was made by freeze drying. The use of this type of electrode can further amplify the detection by increasing the exchange surface as well as confining the bacteria in the electrode.


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