Notre thèse vise la conception d'un biocapteur ultra-sensible à base d'Arthrospira platensis pour la détection des substances toxiques (métaux lourds et pesticides) pour un contrôle environnemental. Cette étude concerne, dans un premier lieu, le développement de systèmes impédimétriques et à ondes acoustiques de Love, associés à des puces en Polydimethylsiloxane (PDMS) et fonctionnalisés par des cellules d'Arthrospira platensis immobilisées sur une multicouche de polyélectrolytes déposés par la méthode « Layer by Layer ». L'étude fondamentale des interactions physiques-chimiques-biologiques mises en jeu lors des étapes de fonctionnalisation du capteur, et son application à la détection de cadmium et de mercure, est également abordée, à travers une étude acoustique (suivi en temps réel), électrochimique et microscopique (microscopie à force atomique (AFM) en milieu sec ou liquide et microscopique électronique à balayage (MEB)). Dans un deuxième lieu, cette étude présente les systèmes conductimétriques basés sur l'inhibition des activités enzymatiques de la cyanobactérie par les polluants. Différents modes d'immobilisation sur des microcapteurs interdigités (IDF) en or, ont été étudiés : immobilisation via les monocouches auto-assemblées « Self Assembled Monolayers », immobilisation via les nanoparticules d'or revêtues par du PAH et co-réticulées à l'albumine à l'albumine de sérum bovin sous vapeur saturée de glutaraldéhyde. Ce principe de détection consiste à inhiber l'Activité Phophatase Alcaline (APA) par les métaux lourds et l'Activité Estérase (AChE) par les pesticides. Des limites de détection excellente (10-20 M) ont été obtenues. Un biocapteur bi-enzymatique a été élaboré avec le même biorécepteur (Arthrospira platensis) pour une multi-détection des polluants. Ce capteur a été testé sur des échantillons d'eaux prélevés sur des effluents hospitaliers et urbains (eaux brutes et traitées) / This thesis focuses on the design of an ultra-sensitive biosensor based on Arthrospira platensis for the detection of toxic substances (heavy metals and pesticides) for environmental monitoring. This study deals with, first, the development of impedimetric and Love acoustic wave systems, associated with Polydimethylsiloxane (PDMS) chips and functionalized with Arthrospira platensis cells immobilized on polyelectrolyte multilayers deposited by the “Layer and Layer” method. Electrochemical, acoustic and microscopic interactions with cadmium and mercury (atomic force microscopy (AFM) in dry or liquid medium and studies of scanning electron microscopy (SEM)) have been performed. This work focuses also on conductometric system based on the inhibition of enzymatic activities of cyanobacteria by pollutants. Different modes of immobilization on gold interdigitated microsensors (IDTs) were studied: immobilization via self-assembled monolayers, immobilization with gold nanoparticles coated with PAH and co-reticulated with bovine serum albumin under saturated vapor of glutaraldehyde. They were based on the inhibition of Alkaline Phosphatase activity (APA) by heavy metals Esterase Activity (AChE) by pesticides. Excellent detection limits (10-20 M) were obtained. A bi-enzymatic biosensor was developed with the same bioreceptor (Arthrospira platensis) for polluants multi-detection. This sensor has been tested on water samples of urban and hospitals effluents (before and after treatment)

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 se basant sur l'immobilisation d'enzymes ou de bactéries sur des microélectrodes en vue d’une détection électrochimique. Nous avons montré les potentialités d’application de deux biocapteurs conductimétriques à base de protéinase K ou de protéinase K et de pronase à la détection des modifications de conformation de la myoglobine et de l’albumine de sérum bovin au cours de leur relargage à partir de microsphères de poly (ε-caprolactone). Nous avons également mis au point un biocapteur conductimétrique à base de catalase et d’alcool oxydase pour une détection rapide et sensible des alcools ainsi que deux biocapteurs à catalase pour la détection impédimétrique et conductimétrique du cyanure et l’étude des interactions catalase-cyanure. Nous avons enfin élaboré des biocapteurs bactériens à base de Pseudomonas putida F1 pour la détection du trichloroéthylène dans les eaux souterraines. Pour cela, une voie originale d’immobilisation des cellules, basée sur la fonctionnalisation du transducteur à l’aide de couches autoassemblées et d’anticorps, ainsi que l’utilisation de nanotubes de carbone, a été explorée / The development of biosensors is an expanding research area. Indeed, biosensors are rapid, selective and cost-effective analytical tools which find applications in various fields (environment, health, food,…). They are constituted of a sensitive biological element (antibody, enzyme, microorganism, DNA…), which can selectively recognize one analyte or a group of analytes, associated to an electrochemical, optical or thermal transducer. In this work, we developed different biosensors based on enzymes or bacteria immobilised onto microelectrodes in view of electrochemical detection. First, we demonstrated the potentialities of two conductometric biosensors based on proteinase K or proteinase K and pronase for the detection of myoglobin and bovine serum albumine conformation changes during their release from poly (ε-caprolactone) microspheres. Then, we elaborated a bi-enzymatic conductometric biosensor with catalase and alcohol oxidase as sensing elements, for a rapid and sensitive detection of alcohols. Catalase impedimetric and conductometric biosensors were also developed for cyanide detection and used for the study of catalase-cyanide interactions. Finally, we prepared Pseudomonas putida F1 whole cell biosensors for the determination of trichloroethylene in groundwaters. For that, an original route, including the functionalisation of the transducer with a self-assembled-monolayer and antibodies, and the use of single-wall carbon nanotubes, was investigated for cell immobilisation