Microsystème pour la nanomédecine : application aux maladies nosocomiales et à la détection des agents pathogènes

Microsystem for Nanomedicine : Application to nosocomial diseases and detection of pathogens

• Auteur / Autrice : Karima Kahlouche
• Direction : Guillaume Herlem, Réda Yahiaoui, Marhoun Ferhat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'Ingénieur
• Date : Soutenance le 19/12/2018
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté en cotutelle avec Université de Laghouat (Algérie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Nanomédecine, imagerie, thérapeutique (Besançon) - Nanomédecine- imagerie- thérapeutique - UFC / NIT / NANOMEDECINE
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Bahoueddine Tangour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Herlem, Réda Yahiaoui, Marhoun Ferhat, Bahoueddine Tangour, Omar El Mazria, Slimane Mekaoui
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Omar El Mazria

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détecteurs électrochimiques

Mots clés libres

Microelctriodes

Fonctionnalisation

Eléctrochimie

Biodetection

Infections nosocomiales

Oxyde de graphène réduit

Biocapteurs électrochimiques

Dépôt électrophorétique

Dopamine

Anticorps anti-fimbrial E. Coli

Biodection

Functionnalisation

Electrochemistry

Nosocomial infections

Electrochemical biosensors

Reduced graphène oxide

Electrophoretic deposition

Dopamine

Anti- fimbrial E. Coli antibodies.

Résumé

Ce travail a pour objet l’étude et le développement d’un capteur électrochimique pour la détection sélective quantitative des analytes biologiques à l’échelle nano. Il se divise en deux parties après une présentation de l’état de l’art sur les maladies nosocomiales et les capteurs électrochimiques. Tout d’abord, nous avons développé un protocole spécifique qui repose sur la fonctionnalisation localisée de la microélectrode de travail par dépôt électrophorétique d'oxyde de graphène réduit/polyéthylènimine (rGO/PEI) pour amplifier le signal de détection. Le microsystème réalisé en salle blanche, a été exploité avec succès pour la détection sélective de la dopamine avec une limite de détection de 50 nM.Ensuite, nous avons utilisé la même plateforme constituée d’électrodes de plus grande taille (mm) pour la réalisation d’un capteur immunologique. Il a démontré son efficacité, de manière spécifique et sélective, pour discriminer la souche sauvage E. Coli UTI89 de UTI89 Δfim (sans opéron), avec une limite de détection de 10 cfu mL−1. En outre, le concept d’utilisation d’une électrode modifiée par rGO/PEI par la modification covalente avec des anticorps pathogènes est général. Il peut être facilement adapté à toute autre espèce pathogène, rendant l’approche générique. Le capteur a donc abouti à des résultats intéressants en milieu aqueux, sérique et urinaire, ce qui est essentiel pour son utilisation potentielle pour le diagnostic clinique des maladies pathogènes.

The purpose of this work concerns the study and development of an electrochemical sensor for both quantitative and selective detection of biological analytes at the nanoscale. It is divided into two parts after a presentation of the state of the art on nosocomial diseases and electrochemical sensors. First, we have developed a specific protocol based on the localized functionalization of the working microelectrode by electrophoretic deposition. The strategy is based on the localizedfunctionalization of the working microelectrode by electrophoretic deposition of reduced graphène oxide / polyethyleneimine (rGO / PEI) to amplify the detection signal. The microsystem built in a clean room has been successfully tested for the selective detection of dopamine with a detection limit of 50 nM. In addition, the microsystem showed good performance in detecting dopamine levels.Then, we have also used the same electrode platform at a larger scale (mm) for the specific and selective detection of the immunological sensor which has demonstrated its effectiveness in distinguishing the UTI89 E. Coli wild-type strain of UTI89 Δfim (without operon), with a detection limit of 10. cfu mL-1. In addition, the concept of rGO / PEI modified electrode by covalent modification with pathogenic antibodies is general and can be easily transposed to any other pathogenic species, making the approach very versatile and generic.The sensor works in aqueous, serum and urinary media, which is essential for its potential use in clinical diagnosis of pathogenic diseases.