Surface functionalization and development of SPR microfluidic biosensors for the detection of Zymoseptoria tritici and Candida albicans

La détection d’éléments biologiques dans des milieux, qu’ils soient simples ou complexes, peut être réalisée par diverses méthodes analytiques telles qu’ELISA, PCR, QCM… . Parmi celles-ci, la méthode optique qui repose sur l’utilisation de biocapteurs à base de résonance plasmonique de surface (SPR) est présentée comme une technique présentant certains avantages: sensibilité, analyses en temps réel et sans marquage.Les travaux de cette thèse menés dans le cadre du projet Biosens, ont porté sur le développement de biocapteurs SPR sans marqueur biologique pour des applications biomédicales et agricoles. Concernant la mise en œuvre sur le terrain, des capteurs SPR avec microfluidique intégrée ont été développés permettant à terme une utilisation de terrain simplifiée.Afin de s’assurer la spécificité de détection, ce type de capteurs nécessite une fonctionnalisation de la surface qui est, dans notre cas, basée sur des anticorps ou des fragments d'ADN. Deux pathogènes différentes, appartenant au règne fongique, à savoir Candida Albicans et Zymoseptoria Tritici, respectivement dans les domaines médical et agricole, ont été étudiées, détectés et quantifiés.À cette fin, les ligands d'intérêt ont d'abord été immobilisés sur la surface en or des capteurs SPR par couplage amine pour les anticorps et par liaison covalente directe thiol-or pour les monobrins d’ADN. Ensuite, des études d'interaction biologique avec les antigènes complémentaires respectifs et l'ADN ont été menées en temps réel à l'aide de deux systèmes de lecture SPR développés en laboratoire; le premier, fixe, basé sur une interrogation angulaire et le deuxième, portable, fonctionnant selon la configuration spectrale.The detection of biological elements in complex or simple media can be achieved by various analytical methods (ELISA, PCR, QCM...). Among these techniques, one can mention the optical method based on the use of surface plasmon resonance (SPR) biosensors.The work of this thesis, which is part of the Biosens project, focused on the development of biological label-free SPR biosensors for biomedical and agricultural applications. Towards this aim, SPR sensors with integrated microfluidic circuitry have been developed ultimately allowing a simplified on-site use.To ensure the detection specificity, this type of sensor requires a surface functionalization which is, in our case, based on either antibodies or DNA fragments. Two different pathogens, belonging to the fungal kingdom, namely Candida Albicans and Zymoseptoria Tritici, in the human and vegetal domains, respectively, were studied, detected, and quantified.To this end, the ligands of interest were first immobilised on the gold surface of the SPR sensors by amine coupling for the antibodies and by direct thiol-gold covalent bonding for the single stranded-DNA. Subsequently, biological interaction studies with the respective complementary antigens and DNA were performed in real time using two lab-made SPR systems; the first, which is fixed and based on angular interrogation and the second, which is portable and operating in spectral configuration scheme