Elaboration de biocapteurs électrochimiques d'ADN à base de nano-structure de polypyrrole pour le diagnostic de la tuberculose

Tuberculosis is a contagious disease that usually attacks the lungs but can sometimes reach other parts of the body such as the kidneys, ganglia and bones. This disease is responsible for killing nearly 1.8 million people each year worldwide. Therefore, we have an urgent need to put analytical means to detect the DNA of the bacterium Mycobacterium tuberculosis, responsible for the spread of tuberculosis. The research developed in this thesis consists in the development of a diagnostic tool for the detection of genomic DNA of M.Tuberculosis bacteria after lysis and amplification by PCR. In this perspective, we focused on the development of biosensors based on different polypyrrole morphologies as transducers for the electrochemical detection of DNA of the rpob gene of Mycobacterium tuberculosis. A study of the impact of different morphologies on the electrical properties of materials as well as the performance of electrochemical DNA biosensors was carried out. We also studied the effect of the functionalization by different linear and branched chains on the structure of polypyrrole nanomaterials and their effects on the number of immobilized biomolecules. The strategy adopted for the development of these materials is a biosensor construction carried out step by step. The various layers constituting it have been characterized by different surface techniques such as electrochemical and optical techniques, scanning electron microscopy and atomic force electron microscopy. The properties of the biosensors were monitored through the redox properties of the ferrocenyl groups. The electrochemical detection of the target DNA evaluated with these biosensors based on polypyrrole nanostrcutrue compared to the results obtained with a biosensor based on polypyrrole compact layer shows a higher detection sensitivity.This demonstrates a potential for using the high surface area of polypyrrole nanostructures as a transducer and the use of soft modification approaches. The biosensors were applied to the detection of DNA in real samples of genomic DNA of Mycobacterium tuberculosis and mutated DNA with resistance to rifampicin. The biosensors based on polypyrrole nanostructures demonstrate potential application in DNA detection and the ability to discriminate the mutant rpoB gene and could be used as a platform in biosensor technology.La tuberculose est une maladie contagieuse qui s’attaque habituellement aux poumons, mais parfois aussi à d’autres parties du corps, comme les reins, les ganglions et les os. La tuberculose tue près 1,8 millions de personnes chaque année dans le monde. Il y a par conséquent un besoin urgent de mettre des moyens analytiques pour détecter l’ADN de la bactérie Mycobacterium tuberculosis, responsable de la propagation de la tuberculose. La recherche développée dans le cadre de cette thèse consiste en l'élaboration d'un outil de diagnostic pour la détection d’ADN génomique de bactérie M.Tuberculosis après la lyse et amplification par PCR. Dans cette perspective, nous nous sommes intéressés au développement des biocapteurs basés sur des différentes morphologies de polypyrrole comme transducteur pour la détection électrochimique d'ADN du gène rpob de Mycobacterium tuberculosis. Une étude de l’impact des différentes morphologies sur les propriétés électriques des matériaux et également sur les performances des biocapteurs électrochimiques d’ADN a été effectuée. Nous avons aussi étudié l’effet de la fonctionnalisation par différentes chaine linéaire et ramifiée sur la structure des nanomatériaux de polypyrroles et leurs effets sur la quantité de biomolécules immobilisées. La stratégie adoptée pour le développement de ces matériaux est une construction du biocapteur réalisée étape par étape. Les différentes couches le constituant ont été caractérisées par différentes techniques de surface telles que les techniques électrochimiques et optiques, la microscopie électronique à balayage et la microscopie électronique à force atomique. Les propriétés des biocapteurs ont été suivies à travers les propriétés redox des groupes ferrocényles et naphtoquinone. La détection électrochimique de l’ADN cible évaluée avec ces biocapteurs à base de polypyrrole nanostructure montre une sensibilité de détection plus élevée que celle du biocapteur à base de polypyrrole couche compacte. Cela démontre le potentiel d'utilisation de la surface élevée des nanostructures polypyrrole comme transducteur et l’utilisation des approches de modification douce. Les biocapteurs ont été appliqués à la détection de l'ADN dans des échantillons réels d'ADN génomique de Mycobacterium tuberculosis et de l'ADN muté présentant la résistance de la rifampicine. Les biocapteurs basés sur des nanostructures de polypyrrole démontre une application potentielle dans la détection d'ADN et la capacité à discriminer le gène rpoB du mutant et pourrait être utilisé comme plate-forme dans la technologie des biocapteurs