Développement de biocapteurs ampérométriques à base de tyrosinase pour la détection de composés phénoliques dans des matrices agroalimentaires PDF Download
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Book Description
Dans ce travail de thèse, nous avons développé deux biocapteurs ampérométriques à base d’enzyme tyrosinase commerciale et un troisième à base de tyrosinase semi purifiée extraite au sein de notre laboratoire. Ces biocapteurs ont montré de très bonnes performances analytiques envers différents substrats phénoliques, avec des détections de l’ordre du nanomolaire. L’estimation du taux de phénols (composés dotés d’un pouvoir antioxydant élevé) dans des échantillons réels, a présenté de très bonnes corrélations; d’une part avec la méthode chromatographique HPLC pour des échantillons de thé et d’autre part avec la méthode colorimétrique de Folin-Ciocalteu pour des échantillons d’huiles d’olive. Une étude comparative entre les réponses de trois enzymes (tyrosinase, peroxydase et laccase) aux phénols, a révélé la capacité du biocapteur à tyrosinase à réagir avec la quasi-totalité des phénols présents dans les échantillons d’huile d’olive. Ces résultats nous ont permis de montrer la fiabilité de nos biocapteurs à tyrosinase commerciale et de diminuer le coût des analyses effectuées avec la tyrosinase semi purifiée.
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Dans ce travail de thèse, nous avons développé deux biocapteurs ampérométriques à base d’enzyme tyrosinase commerciale et un troisième à base de tyrosinase semi purifiée extraite au sein de notre laboratoire. Ces biocapteurs ont montré de très bonnes performances analytiques envers différents substrats phénoliques, avec des détections de l’ordre du nanomolaire. L’estimation du taux de phénols (composés dotés d’un pouvoir antioxydant élevé) dans des échantillons réels, a présenté de très bonnes corrélations; d’une part avec la méthode chromatographique HPLC pour des échantillons de thé et d’autre part avec la méthode colorimétrique de Folin-Ciocalteu pour des échantillons d’huiles d’olive. Une étude comparative entre les réponses de trois enzymes (tyrosinase, peroxydase et laccase) aux phénols, a révélé la capacité du biocapteur à tyrosinase à réagir avec la quasi-totalité des phénols présents dans les échantillons d’huile d’olive. Ces résultats nous ont permis de montrer la fiabilité de nos biocapteurs à tyrosinase commerciale et de diminuer le coût des analyses effectuées avec la tyrosinase semi purifiée.
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Ce travail porte sur la préparation et l’étude d’électrodes modifiées de type sérigraphié pour le dosage des composés phénoliques. L’objectif principal de cette thèse était le développement de biocapteurs de type jetable pour une détection rapide des composés phénoliques dans des matrices complexes. Pour ce faire deux configurations ont été donc examinées et étudiées pour le développement de biocapteurs pour la détection du phénol et certains de ses dérivés. En première temps une électrode de carbone de type sérigraphiée modifié en surface par la tyrosinase (SPCE-Tyr/Paa/Glut) a été élaboré. La composition de l’électrode Tyr/Paa/ Glut a été optimisée pour un fonctionnement en mode d’analyse par injection en flux continu (FIA) à 0 V vs. Ag/AgCl. Le dosage des composés phénoliques dans les extraits de produits fumés telles que le jambon, le bacon, le poulet, le saumon fumés a été effectué. Les résultats obtenus avec le biocapteur en mode FIA ont été comparés avec les résultats obtenus par la méthode chromatographie en phase gazeuse. En deuxième temps nous avons développé une autre électrode sérigraphiée basée sur une détection photoélectrochimique. Dans cette deuxième configuration il s’agit d’une électrode transparente à base du ITO recouvert par du TiO2. Cette électrode a été examinée pour développer un capteur pour la détection photoélectrochimique des dérivés phénoliques.
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Les biocapteurs sont des moyens d'analyse en plein essor à la fois rapides, sélectifs et peu coûteux applicables à des domaines extrêmement variés (environnement, santé, agroalimentaire,...). Dans ce type d'outil, un élément sensible de nature biologique (anticorps, enzyme, microorganisme, ADN...) doté d'un pouvoir de reconnaissance pour un analyte ou un groupe d'analytes est associé à un transducteur pouvant être de type électrochimique, optique ou thermique. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au développement de différents biocapteurs, en se basant à l'immobilisation d'enzymes sur des microélectrodes en vue de la détection électrochimique d'analytes d'intérêt dans le domaine environnemental. Nous avons montré les potentialités d'application de deux biocapteurs conductimétrique et impédimétrique à base de lipase Candida Rugosa pour la détection directe et rapide des pesticides organophosphorés. Nous avons cherché à mieux comprendre le fonctionnement des biocapteurs et optimisé le procédé d'immobilisation des enzymes ainsi que différents paramètres de mesure afin de maximiser les performances analytiques des outils développés. Nous avons également élaboré un biocapteur impédimètrique pour une détermination très sensible de la phospholipase A2 en utilisant les nanoparticules d'or afin de renforcer la conductivité électrique. Enfin, nous avons développé un biocapteur de tyrosinase pour la détection du Bisphénol A, en se basant sur la modification électrochimique des électrodes de diamant dopé qui possèdent des propriétés électriques remarquables et uniques, avec l'ajout de nanotube de carbone multi-feuillet, ce qui permet d'améliorer des performances analytiques du biocapteur, en particulier sa limite de détection et sa stabilité. Les biocapteurs à base de lipase et de tyrosinase ont été appliqués avec succès à la quantification des composés organophosphorés et du bisphénol A respectivement dans plusieurs échantillons d'eaux réelles.
Author: Najwa Ben Oujji Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 162
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Ce travail a permis le développement d’outils enzymatiques (Biocapteurs/Bioessais) sensibles et sélectifs pour la détection de pesticides organophosphorés utilisés pour le traitement des oliviers. Dans cette étude l’enzyme utilisée comme biorécepteur a été l’acétylcholinestérase d’anguille électrique. Trois méthodes d’immobilisation ont été mises en œuvre: l’immobilisation par adsorption, l’immobilisation par liaisons covalentes sur des billes magnétiques et le piégeage dans une matrice sol-gel. En fonction du type de support mis en œuvre (microplaques ou électrodes sérigraphiées), 5 outils différents ont pu être développés, à savoir 2 bioessais à détection optique et 3 biocapteurs ampérométriques. Les systèmes mis au point ont été optimisés avec des échantillons de laboratoire puis testés sur des échantillons naturels d’huile d’olive après une simpleextraction liquide-liquide. Parmi ces 5 systèmes conçus, le biocapteur ampérométrique basé sur l’immobilisation de l’acétylcholinestérase dans une matrice sol-gel a permis d’obtenir les meilleures performances en termes de stabilité opérationnelle, stabilité au stockage, reproductibilité. Il s’est avéré de plus être le mieux adapté au dosage d’échantillons réels d’huile d’olive. Ce biocapteur a été associé à une méthode d’extraction basée sur l’utilisation de polymères à empreintes moléculaire (MIPs), permettant l’extraction très sélective d’un pesticide cible d’un mélange de composés différents. Les résultats obtenus ont montré que l’association MIPs-biocapteur permet de détecter et de quantifier sélectivement les trois insecticides cibles dans une matrice complexe telle que l’huile d’olive.
Author: Anh Tuan Mai Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 148
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Le travail de cette thèse a consisté à développer des microbiocapteurs de type ISFET (Ion Sensitive Field Effect Transistor) et conductimétrique en utilisant l'enzyme tyrosinase pour la détection de pesticides dans l'eau. Ces deux types de capteurs ont été mis au point à l'Institut International de Formation de Science en Matériaux (ITIMS), Viet Nam. En particulier, les étapes de diffusion de dopants ont été réalisées par la technique Spin On Glass (SOG). La biofonctionnalisation de ces capteurs a été réalisée par immobilisation de l'enzyme tyrosinase avec de la bovine sérum albumine (BSA) en présence de vapeur de glutaraldéhyde. Le temps de contact avec le glutaraldéhyde, la charge en enzyme, le pH, la nature du substrat, le temps pour chaque mesureont été optimisé afin d'obtenir les meilleurs caractéristiques analytiques possibles. Ces capteurs nous ont permis de détecter en phase aqueuse des dérivés phénoliques ainsi que des pesticides de type diuron et atrazine. La limite de détection est de 2,15 ppb pour l'atrazine et 2,33 ppb pour le diuron, le temps de réponse est de 1 à 5 minutes, l'activité enzymatique reste de 90 % après 23 jours dans un tampon à 4ʿC et la dérive est de 5 %
Author: Nadia El Alami el Hassani Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Au cours des dernières décennies, les capteurs et les biocapteurs électrochimiques ont connu un développement considérable en raison de leur simplicité, fiabilité, rapidité et sélectivité. Ils ont constitué les alternatives les plus séduisantes pour les méthodes analytiques classiques dans des domaines aussi variés que l'agro-alimentaire, la médecine et la biologie clinique, ou le contrôle de la qualité de l'environnement. Dans ce travail de recherche, nous nous sommes intéressés, dans un premier volet, aux développements des immunocapteurs et capteurs électrochimiques à base des polymères à empreintes moléculaires (MIPs) pour le contrôle de la qualité des miels. La première partie de ce volet concerne le développement des immunocapteurs sur des structures dites Bio-MEMS basées sur des microélectrodes en or. L'élaboration de ces immunocapteurs a été dédiée à la détection des résidus d'antibiotiques à savoir la sulfapyridine (SPy) et la tétracycline (TC). Une nouvelle structure des nanoparticules magnétiques (MNPs) revêtues du copolymère poly (acide pyrrole-co-pyrrole-2-carboxylique) a été exploitée dans ces travaux pour leur réseau d'immobilisation tridimensionnel ainsi que pour leur stabilité pendant de longues périodes. La détection de la SPy et de la TC a été réalisée par différentes approches compétitives en utilisant des anticorps polyclonaux. Dans la deuxième partie de ce volet, nous avons fabriqué des capteurs à base des MIPs pour la détection de la sulfaguanidine, la doxycycline et le chloramphénicol dans le miel. Ces dispositifs ont été développés sur la surface des électrodes sérigraphiées en or en employant une matrice polymérique du polyacrylamide en présence des molécules empreintes. Les performances de ces capteurs et biocapteurs (limite de détection, sélectivité, reproductibilité, application dans les milieux réels) ont ensuite été évaluées. Dans un deuxième volet, nous nous sommes parvenus à appliquer un dispositif de la langue électronique voltammétrique (Langue-EV) pour des analyses agroalimentaires et biomédicales. Dans un premier temps, nous avons discriminé les miels issus de quatorze régions de la France et du Maroc par le dispositif de la Langue-EV. Nous nous sommes aussi parvenus à démontrer la fiabilité de ce dispositif à prédire les résultats des différents paramètres physico-chimiques d'après les réponses des méthodes analytiques utilisées. Dans un deuxième temps, nous sommes passés à l'application du dispositif de la Langue-EV en analyse biomédicale dans le but de discriminer les urines des patientes souffrants des infections urinaires avec celles des femmes saines.
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LES BIOCAPTEURS AMPEROMETRIQUES SONT DES DISPOSITIFS ANALYTIQUES REALISES PAR IMMOBILISATION D'UNE ENZYME A LA SURFACE D'UNE ELECTRODE. LEURS PERFORMANCES PEUVENT ETRE AMELIOREES PAR L'ELABORATION DE NOUVELLES MATRICES PERMETTANT L'IMMOBILISATION NON DENATURANTE DES ENZYMES. DANS CE CONTEXTE, IL EST MONTRE, AU MOYEN D'UNE ENZYME MODELE, LA GLUCOSE OXYDASE, QUE L'IMMOBILISATION D'ENZYMES DANS DES GELS INORGANIQUES HYDROPHILES DE LAPONITE, CONSTITUE UNE NOUVELLE METHODE PERFORMANCE POUR LA REALISATION DE BIOCAPTEURS. LE CAPTEUR A GLUCOSE EST ALORS TRES SENSIBLE ET PRESENTE UNE REPONSE LINEAIRE SUR TROIS DECADES DE CONCENTRATIONS (0,8 M-2 MM). LE PRINCIPALE AVANTAGE DE CETTE METHODE RESIDE DANS LA SIMPLICITE DE MISE EN UVRE ET DANS L'IMMOBILISATION QUANTITATIVE DES FAIBLES QUANTITES D'ENZYMES NECESSAIRES. UNE METHODE ELECTROCHIMIQUE A, D'AUTRE PART, PERMIS D'ACCEDER AUX CARACTERISTIQUES CINETIQUES DE L'ENZYME IMMOBILISEE. UN DEUXIEME TYPE DE BIOMATERIAU EST REALISE PAR INCORPORATION DE PARTICULES DE LAPONITE AU SEIN D'UN FILM POLYMERE ELECTROGENERE A PARTIR D'UN PYRROLE AMPHIPHILE. CE PROCESSUS DE DOPAGE AMELIORE DE MANIERE IMPORTANTE LA SENSIBILITE ET LA STABILITE DU CAPTEUR. UNE ETUDE ELECTROCHIMIQUE ORIGINALE BASEE SUR L'UTILISATION DU SYSTEME CATECHOL/POLYPHENOL OXYDASE, A MONTRE QUE CE PHENOMENE RESULTE D'UNE MEILLEURE ACTIVITE DE L'ENZYME IMMOBILISEE. CE TRAVAIL PRESENTE EGALEMENT DEUX EXEMPLES D'APPLICATION DES BIOCAPTEURS. LE PREMIER CAPTEUR EST OBTENU PAR IMMOBILISATION DE LA POLYPHENOL OXYDASE AU SEIN DU POLYMERE NON DOPE. CERTAINS POLLUANTS AGISSANT COMME SUBSTRAT OU INHIBITEUR DE L'ENZYME, IL EST ALORS POSSIBLE DE DETECTER EN MILIEU AQUEUX, LES PHENOLS, LES CHLOROPHENOLS, LES IONS CYANURE ET DES PESTICIDES TELS QUE L'ATRAZINE ET DES CARBAMATES. LE DEUXIEME EXEMPLE CONCERNE LE DOSAGE DU CHOLESTEROL. LES CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX MIXTES POLYMERE-LAPONITE ONT ETE MISES A PROFIT POUR REALISER UN BIOCAPTEUR BASE SUR L'IMMOBILISATION DE LA CHOLESTEROL OXYDASE OU SA COIMMOBILISATION AVEC LA CHOLESTEROL ESTERASE PERMETTANT LE DOSAGE DU CHOLESTEROL ET DE SES DERIVES ESTER
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Depuis peu, des travaux ont montré que chez l'Homme, la transcétolase (TK, EC 2.2.1.1.) dont le cofacteur est la thiamine diphosphate (forme active de la vitamine B1), est une enzyme impliquée dans de nombreuses maladies telles que, le diabète, certains cancers, ou encore des maladies neurologiques, comme le syndrome de Wernicke-Korsakoff et la maladie d'Alzheimer. Pour des applications thérapeutiques, des inhibiteurs spécifiques de cette enzyme sont actuellement conçus et synthétisés dans les milieux académiques et industriels. Afin de déterminer l'activité de la TK (dans un but de diagnostic) d'une part, et de détecter des inhibiteurs potentiels de cette enzyme (dans un but thérapeutique) d'autre part, il est nécessaire de disposer de tests alliant rapidité, sensibilité et faible coût. Nous avons envisagé d'utiliser des biocapteurs ampérométriques qui combinent l'ensemble de ces avantages, et qui, de plus, n'ont jamais été mis en oeuvre avec la TK. Pour la détermination de l'activité des TK d'E. coli et humaine libres en solution, nous avons tout d'abord élaboré un premier biocapteur à galactose oxydase (GAOx, EC 1.1.3.9), dans lequel cette enzyme est immobilisée sur la laponite. Puis, dans le but de detecter des inhibiteurs de la TK, avec un système réutilisable, nous avons developpé un biocapteur à GAOx-TK d'E. coli, les deux enzymes étant co-immobilisées à la surface de l'électrode. Pour cela la TK a été immobilisée dans des Hydroxydes Doubles Lamellaires (HDL). Ce biocapteur bicouche et bi-enzymatique GAOx-TK, nous a permis d'évaluer l'effet d'inhibiteurs, tels que différents analogues du cofacteur et de substrats pris comme modèles.
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Les capteurs et les biocapteurs sont des moyens d'analyse en plein essor à la fois rapides, sensibles, sélectifs et peu coûteux, applicables à des domaines très variés (agroalimentaire, environnement, biomédical...). Dans ce travail de recherche, nous nous sommes intéressés au développement de trois dispositifs à savoir un nez et une langue électroniques à base de systèmes multicapteurs pour l'analyse des odeurs et des saveurs ainsi que les biocapteurs. Les deux premiers dispositifs ont permis dans un premier temps de caractériser et de détecter les fraudes dans les produits de l'industrie agroalimentaire. Ainsi, nous sommes parvenus à détecter les pratiques frauduleuses dans l'huile d'argan par le nez et par la langue électroniques. Nous avons, par ailleurs, réussi à caractériser des miels de différentes origines géographiques et botaniques et à détecter l'adultération du miel pur par l'utilisation d'une langue électronique voltammétrique. Enfin, nous avons démontré l'efficacité des systèmes de nez et de langue électroniques à discriminer cinq marques de lait pasteurisé marocain. Des limitations du système de nez et de langue électroniques ont été révélées quant à la discrimination du lait pasteurisé (Jawda) en fonction des jours de stockage. Par contre, la fusion des données des deux systèmes moyennant un niveau d'abstraction intermédiaire a permis d'améliorer cette discrimination. Dans une deuxième étape, nous avons développé deux biocapteurs, le premier est basé sur l'utilisation de Polymère à Empreinte Moléculaire (MIP) dédié à la détection de la tétracycline dans le miel. Alors que le second est un immunocapteur conçu pour la détection de l'ochratoxine A. Le MIP, utilisé dans le premier cas, a été synthétisé à la surface d'électrodes en or par électropolymérisation des nanoparticules d'or fonctionnalisées par le p-aminothiophénol en présence de la tétracycline comme molécule empreinte. Dans le deuxième cas, un nouveau biocapteur capacitif basé sur l'utilisation d'un substrat de Nitrure de Silicium (Si3N4) combiné avec une nouvelle structure de nanoparticules magnétiques (MNPs) pour la détection de l'ochratoxine A a été conçu. En effet, Les MNPs possédant une terminaison carboxylique ont été liés de manière covalente à la monocouche auto-assemblée du silane-amine (3-aminopropyl triéthoxysilane APTES). Enfin, les anticorps anti-ochratoxine A ont été immobilisés sur les MNPs par liaison amide. Les performances des deux biocapteurs (limite de détection, sélectivité, reproductibilité) ont ensuite été évaluées.
Author: Ivan Kucherenko Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Les biocapteurs sont des moyens d'analyse en plein essor à la fois rapides, sélectifs et peu coûteux applicables à des domaines extrêmement variés (environnement, santé, agroalimentaire,...). Dans ce type d'outil, un élément sensible de nature biologique (anticorps, enzyme, microorganisme, ADN...) doté d'un pouvoir de reconnaissance pour un analyte ou un groupe d'analytes est associé à un transducteur pouvant être de type électrochimique, optique ou thermique.Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au développement de trois biocapteurs pour la détection de substances biologiquement actives. Le premier permet la détermination simultanée de l'adénosine triphosphate (ATP) et du glucose par ampérométrie, le deuxième celle de la créatine kinase, et le troisième est un biocapteur conductimétique pour la quantification de l'ATP. Dans les deux premiers biocapteurs, deux enzymes (l'hexokinase et la glucose oxydase) sont immobilisées à la surface de microélectrodes constituées d'un disque de platine. Le troisième biocapteur est basé sur l'immobilisation de l'hexokinase sur des microélectrodes interdigitées en or. L'immobilisation est réalisée dans tous les cas par co-réticulation des enzymes en présence d'albumine de sérum bovin à l'aide de glutaraldehyde. Les caractéristiques analytiques des biocapteurs ont été déterminées et différentes procédures ont été développées pour l'analyse d'échantillons réels. Les biocapteurs ont pu être appliqués avec succès à la quantification de l'ATP, du glucose et de la créatine kinase dans des préparations pharmaceutiques et du sérum sanguin.
Author: Saloua Nadifiyine
Author: Saloua Nadifiyine
Author: Veronica Dragancea
Author: Nedjla Zehani
Author: Najwa Ben Oujji
Author: Anh Tuan Mai
Author: Nadia El Alami el Hassani
Author: JEAN-LUC.. BESOMBES
Author: Nadia Touisni
Author: Madiha Bougrini
Author: Ivan Kucherenko