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Élodie Fortin

Microscopie électrochimique pour l’élaboration et la caractérisation de bio-assemblages sur électrode : application aux biopuces

Publié le 14 novembre 2005
Thèse soutenue le 14 novembre 2005 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Joseph-Fourier de Grenoble

Résumé :
L'objectif de ce travail est double : (i) la détection électrochimique des nucléosides sur un nouveau matériau carboné d'électrode, le diamant dopé bore (BDD), et (ii) l'utilisation d'un nouvel outil, la microscopie électrochimique à balayage (SECM), afin de fonctionnaliser des surfaces avec des sondes oligonucléotidiques et de détecter le phénomène d'hybridation. Dans un premier temps, nous montrerons la dualité d'utilisation de la microscopie électrochimique en tant qu'outil de fonctionnalisation et de caractérisation de surfaces. Par mode direct de la SECM, en utilisant la microélectrode en tant que contre-électrode, des spots de polypyrrole-oligonucléotide de taille micrométrique sont déposés sur un substrat d'or. Cette méthode d'élaboration est optimisée en étudiant l'hybridation des spots en microscopie de fluorescence. La présence de ces spots sur la surface est ensuite détectée en mode feedback de la SECM via la différence de conductivité entre le polypyrroleoligonucléotide et l'or. Puis, le phénomène d'hybridation est étudié par mode feedback par la précipitation d'un produit isolant sur la surface formé par une réaction catalysée par la peroxydase couplée par l'intermédiaire d'un assemblage biologique à l'oligonucléotide complémentaire. Enfin, cette technique électrochimique est couplée à une méthode optique, l'imagerie de résonance plasmonique de surface (SPRi), afin de visualiser en temps réel l'étape de structuration de la surface d'or par des spots d'oligonucléotides ou par des gradients de surface d'oligonucléotides.
Dans un second temps, nous présenterons l'étude des réactions d'oxydation des nucléosides, la 2'-désoxyguanosine et la 2'-désoxyadénosine, sur une électrode de diamant dopée bore oxygéné. Nous montrerons ainsi l'intérêt de ce nouveau matériau carboné d'électrode pour cette application en raison de sa large fenêtre d'électroinactivité en milieu aqueux et son faible et stable courant de fond. Puis, nous mettrons en évidence la formation d'un film continu constitué des produits de ces réactions d'oxydation sur l'électrode par une étude macroscopique à l'aide de voltamétries cycliques d'une sonde redox, et une étude à l'échelle microscopique en utilisant le microscope électrochimique à balayage.

Jury :
Président : M. Pierre Fabry
Rapporteur : M. Guy Denuault
Rapporteur : M. Benoît Limoges
Examinateur : M. Éric Vieil
Directeur de thèse : M. Pascal Mailley
Co-directeur de thèse : Mme Sabine Szunerits

Mots clés :
Microscopie électrochimique à balayage (SECM), puces à ADN, oxydation des nucléosides, diamant dopé bore (BDD), imagerie de résonance plasmonique de surface (SPRi), polypyrrole, gradients de surface, hybridation

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