Reconnaissance électrochimique directe et en temps réel d’oligonucléotides, à base de polypyrrole fonctionnalisé : application aux puces à ADN

Direct and real time electrochemical recognition of oligonucleotides, based on functionalised polypyrrole : application to DNA chips.

• Auteur / Autrice : Benyounes Bouabdallaoui
• Direction : Jean-François Fauvarque
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electrochimie
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris, CNAM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biopuces

Polypyrrole

Nucléotides

Résumé

La reconnaissance de séquences d’ADN dans le contexte du procédé des puces à ADN suscite un très large intérêt pour ses nombreuses applications potentielles. Ce procédé fait appel à un réseau de simples brins d’ADN sondes associés à un transducteur physique dont les propriétés sont modifiées par la suite de l’hybridation entre ces ODN sondes et leurs ODN cibles complémentaires. Le signal transposé peut-être de nature optique (fluorescence), gravimétrique ou électrique. Bien que sensible, la fluorescence nécessite un marquage chimique préalable de la cible, qui interdit toute analyse directe du processus de connaissance. Dans cette thèse, une méthode de transduction directe et en temps réel est présentée, basée sur la réponse électrochimique d’un polymère conducteur. Un film de polypyrrole, portant des ODN sondes, subit une modification de sa signature électrochimique par la suite de la réaction de l’hybridation. Cette modification est suivie en temps réel par voltamétrie cyclique. L’affinité élevée des bases appariées assure la grande sélectivité de ce processus de reconnaissance. Les travaux réalisés ont permis de définir le mode de fonctionnement de ces biocomposants. Nous avons pu définir en particulier les paramètres qui contrôlent la valeur de seuil de détection qui se situe dans le domaine du femtomolaire. Ceci confirme l’intérêt potentiel de l’utilisation du polymère conjugué qui constitue à la fois la matrice hôte des ODN sondes greffés sur ses chaînes macromoléculaires, et également l’élément transducteur du phénomène de l’hybridation.

DNA biosensors have raised an increasing interest for their very wide potential applications. The miniaturization achieved for these biosensors has led to the terminology of DNA chips. The basic operating process of DNA biosensors involves an array of single stranded DNA probe grafed on a physical transducer, whose properties are modified upon hybridization of the DNA probe with a complementary single stranded DNA target. Up to recently, indirect transducing techniques have been mainly proposed. In this work, a direct real-time transducing method is presented based on the electrochemical response of a conjugated polymer. A polypyrrole film, bearing ODN probes, undergoes a modification of its electrochemical signature upon hybridization of the grafted ODN probes with their complementary ODN targets. This modification is monitored in real-time by performing cyclic voltammetry, and the higt affinity of base pairing ensures the very higt selectivity of the recognition process. With the aim of improving the sensibility of these polypyrrole-basedDNA chips, we report in this work the analysis of the mode of operation of these biodevices, and particularly of the parameters which control their detection threshold. A detection threshold in the femtomolar range has been experimentally obtained, which confirms the interesting potential of using electroactive conjugated polymers both as matrix for grafted ODN probes and also as physical transducers of the biological recognition process.