Développement d'un immunocapteur impédimétrique pour la détection et la quantification d'une sous-population cellulaire : application au diagnostic précoce des infections
La technologie des biocapteurs et des dispositifs de type laboratoire sur puce est devenue un outil essentiel pour le diagnostic rapide et le suivi de traitement de maladies. Le travail de ce mémoire s'intègre dans un projet de recherche visant à la conception d'un laboratoire sur puce pour l'isolement, le tri et la quantification de sous populations cellulaires pour le diagnostic précoce et en temps réel des maladies infectieuses. L'objectif du travail de thèse est de développer un immunocapteur impédimétrique pour la détection des monocytes inflammatoires dont l'augmentation témoigne d'un processus infectieux. La fonctionnalisation permettant le piégeage des cellules via une liaison antigène/anticorps a dans un premier temps été optimisée sur des électrodes d'or fabriquées à partir des techniques issues des microtechnologies. Le greffage des anticorps repose sur un système multicouche comprenant des monocouches auto-assemblées et des protéines d'adhésion, chaque étape du protocole ayant été caractérisée par des méthodes électrochimiques et optiques pour différentes tailles d'électrodes. Les performances du biocapteur ont ensuite été étudiées par spectroscopie d'impédance électrochimique et ont mis en évidence une détection sélective suivant l'anticorps immobilisé et quantitative des monocytes piégés. Afin d'augmenter la sensibilité de détection, des systèmes de microélectrodes ont alors été développés. Après optimisation du procédé de fabrication et de modification des électrodes, la détection des monocytes a été validée par spectroscopie d'impédance. L'intégration des microélectrodes dans un dispositif microfluidique est en cours de validation.Biosensors and lab-on-chips are becoming important tools for diseases diagnosis and treatment monitoring. This work is a part of a research project which aims to design an integrated device for isolation, sorting and counting of cells subpopulations for early and real time diagnosis of infectious diseases. It consists in developing an impedimetric immunosensor to detect inflammatory monocytes found in larger number in the blood of patients with inflammation and infectious diseases. The functionalization for cells trapping via an immunochemical interaction has firstly been optimized on gold electrodes fabricated thanks to microtechnologies. The antibodies grafting lies on a multilayer system consisting of stacking self assembled monolayers and cells adhesion proteins and each assembly step have been characterized by optical and electrochemical techniques for different electrodes sizes. Then, the biosensor performances have been investigated by electrochemical impedance spectroscopy and we successfully demonstrated a selective and quantitative detection of trapped monocytes according to the immobilized antibody. Miniaturization enhancing the detection sensitivity, microelectrodes have been developed. After optimization of the fabrication process and functionalization of the microelectrodes, detection of monocytes has been validated by impedance. The integration of these microsystems in a microfluidic device is actually under development
