Ce document présente les notions de base permettant la conception d'un système de biodétection reposant sur la résonance des plasmons de surface. Il expose ensuite les grandes étapes de la conception du système, sa caractérisation, de même que son application à la mesure de l'activité cellulaire. Plus particulièrement, un système de biodétection basé sur la résonance des plasmons de surface a été conçu et réalisé.Ce système, intégrant deux types de détection, soit la modulation de l'angle de couplage aux plasmons de surface ainsi que la modulation de l'intensité d'un laser réfléchi sur le substrat, a été fabriqué sous la forme d'un goniomètre vertical. Un prisme sur lequel était déposé le substrat assurait le couplage de ce dernier avec un laser, permettant la mesure de la résonance des plasmons de surface.Ce système a été caractérisé quant à sa fidélité, sa sensibilité, sa plage dynamique et sa résolution. Finalement, le système a été appliqué à la mesure de l'activité de cellules vivantes induite par l'injection d'agents reconnus pour leur effet sur la morphologie des cellules. Cette application démontre qu'un biocapteur à large plage de détection peut être formé par la combinaison de la résonance des plasmons de surface et d'une monocouche de cellules vivantes.Ce biocapteur permet de détecter en temps réel des agents chimiques ou biologiques induisant des changements morphologiques dans la cellule.

L'affinité entre les sucres et les cellules, protéines et bactéries est utilisée dans le développement de biocapteurs pour différentes maladies telle que la fibrose kystique. Dans cette étude un biocapteur plurifonctionnel est réalisé en combinant des dendrimères et des nanoparticules d'or ou surface d'or. Ce biocapteur a été utilisé pour la reconnaissance spécifique de la lectine Con A et de la bactérie E. coli qui a des récepteurs pour le mannose. La synthèse consiste en l'adsorption de dendrimères de poly(amido amine) (PAMAM) ayant un coeur de cystamine à la surface des nanoparticules d'or. Ensuite, les amines terminales des dendrimères sont modifiées avec des sucres (mannose ou galactose) et des molécules fluorescentes (fluorescéine ou tétraméthylerhodamine). La caractérisation par IR, UV-Vis et TGA a été effectuée pour confirmer la composition des dendrimères et pour déduire la taille des nanoparticules d'or inférieure à 2 nm. La dispersion angulaire de la lumière a été utilisée pour mesurer l'agrégation des particules en milieu aqueux. Il a été vu que l'agglomération de poly(amido amines) est 2 à 4 fois plus importante de l'agglomération des nanoparticules d'or recouvertes de poly(amido amines). Les nanoparticules plurifonctionnelles Au-PAMAM-mannose-fluorescéine synthétisées dans cette étude ont permis la détection de la bactérie E. coli par microscopie confocale. Les particules modifiées avec du mannose forment avec les bactéries des agglomérats fluorescents. La reconnaissance de la lectine Concanavaline A a aussi été possible. Peu après le mélange de Au-PAMAM-mannose-fluorescéine avec cette lectine, des complexes insolubles colorées et fluorescents sont formées. La réversibilité de cette interaction a été démontrée en additionnant des excès de D-mannose qui dissout le précipité. Par contre, les particules modifiées avec du galactose ne reconnaissent ni les bactéries E. coli, ni Con A, ce qui démontre la spécificité du biocapteur. Dans une deuxième approche, l'adsorption oxydative des dendrimères sur un monocristal d'or (111) est effectuée. Les amines terminales sont modifiées avec du mannose et la détection spécifique de Con A est démontrée en utilisant la spectroscopie d'impédance électrochimique. La capacité diminue et la résistance augmente après que le monocristal modifié avec le PAMAM et mannose soit immergé dans une solution 0,1 M de Con A. La réversibilité de la réaction entre le mannose et Con A est utilisée ici pour déplacer la lectine de la surface du capteur et le rendre réutilisable. Le dernier travail porte sur l'utilisation de la microbalance de quartz dans le but d'augmenter la sensibilité du biocapteur en détectant le changement de masse suite à l'adsorption de protéines sur la surface modifiée. Cette méthode a permis la détection de Con A et WGA (agglutinine de germe de blé de Triticum vulgaris). ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Biocapteur, Dendrimères, PAMAM, Nanoparticules d'or, E. coli, Lectines.

Ce manuscrit de thèse présente les recherches et les applications potentielles en tant que plate-forme (bio) capteur des couches minces conformes de ZnO et / ou Al2O3 / ZnO nanolaminates, déposées par dépôt de couche atomique (ALD) sur les différents substrats. Tout d'abord, une étude des propriétés optiques des films minces ZnO (20 et 50 nm) déposés par la technique ALD sur les grandes zones de nanofils de silicium ordonné (SiNW), réalisée en combinant la lithographie à la nanosphère et la gravure chimique à base de métal, a été réalisée. Ces méthodes ont permis la morphologie et le contrôle organisationnel des SiNW sur une grande surface. L'étude détaillée des propriétés structurales et optiques de l'hétérostructure SiNWs / ZnO à noyau-coquille a été réalisée en utilisant respectivement la spectroscopie XRD, SEM, de réflectance et de photoluminescence. L'intégration des tableaux SiNWs en tant que noyau et ZnO comme coque peut avoir un impact important sur le développement d'éléments de détection avec des propriétés améliorées. Dans les recherches ultérieures, des films ZnO formés par ALD en tant que plate-forme de biocapteur optique pour la détection des protéines de type A du virus Grapevine (antigènes GVA) ont été représentés. La détection de l'antigène GVA a été effectuée en utilisant les changements dans le comportement de la bande PL liée à la GVA. La sélectivité du biocapteur a été prouvée. La possibilité de détecter les antigènes GVA sans étiquettes supplémentaires a été démontrée. Ainsi, on a développé un biosensor à base de photoluminescence à base de photoluminescence libre pour les antigènes GVA. Une autre partie de notre étude est un contrôle spécifique de l'ancrage des protéines par le développement d'une surface multifonctionnelle avec une grande gamme de sphères de polystyrène (PSS), produite par la lithographie de nanosphère et bloquant davantage l'adsorption non spécifique des protéines à la surface du PSS par SAM de PEG. La microscopie d'épifluorescence a été utilisée pour confirmer qu'après l'immersion de l'échantillon sur la protéine cible (avidine et anti-avidine), ces dernières sont spécifiquement situées sur une sphère de polystyrène. Ces résultats sont significatifs pour l'exploration de dispositifs basés sur un nanoarray à grande échelle de sphères de PS et peuvent être utilisés pour la détection de protéines cibles ou simplement pour structurer une surface avec des protéines spécifiques. Notre recherche comprend également l'ajustement des propriétés structurelles et l'amélioration des propriétés électroniques et optiques des nanolaminés 1D PAN ZnO / Al2O3 conçus par dépôt de couche atomique (ALD) et électrospinning. Les propriétés structurelles et optiques de Al2O3 / ZnO déterminées à partir des analyses XPS, TEM, FTIR, XRD et PL. L'amélioration des propriétés électroniques et optiques permettrait l'application dans différents domaines de tels capteurs et biosensors. / This thesis manuscript presents the investigations and potential applications as a (bio)sensor platform of the conform thin layers of ZnO and/or Al2O3/ZnO nanolaminates, deposited by atomic layer deposition (ALD) on the various substrates. First, a study of the optical properties of ZnO thin films (20 and 50 nm) deposited by ALD technique on the large areas of ordered silicon nanowires (SiNWs), produced by combining nanosphere lithography and metal-assisted chemical etching, was performed. These methods allowed the morphology and the organization control of SiNWs on a large area. The detailed study of structural and optical properties of core-shell SiNWs/ZnO heterostructure was done by utilizing XRD, SEM, reflectance and photoluminescence spectroscopy, respectively. Integration of SiNWs arrays as core and ZnO as shell can have a strong impact on the development of sensing elements with improved properties. In the further investigations, ZnO films formed by ALD as an optical biosensor platform for the detection of Grapevine virus A-type proteins (GVA-antigens) were represented. The GVA-antigen detection was performed using the changes in the GVA related PL band behavior. The biosensor selectivity has been proved. The possibility to detect GVA-antigens without additional labels has been demonstrated. Thus, label free and sensitive photoluminescence based biosensor for GVA-antigens has been developed. Another part of our study is a specific control of protein anchoring by the development of multifunctional surface with large-scale array of polystyrene spheres (PSS), which produced by nanosphere lithography and further blocking the unspecific adsorption of protein on the surface of the PSS by PEG SAMs. The epifluorescence microscopy was used to confirm that after immersion of sample on target protein (avidin and anti-avidin) solution, the latter are specifically located on polystyrene sphere. These results are meaningful for exploration of devices based on large-scale nanoarray of PS spheres and can be used for detection of target proteins or simply to pattern a surface with specific proteins. Our research also includes the tuning of structural properties and the enhancement of electronic and optical properties of 1D PAN ZnO/Al2O3 nanolaminates designed by atomic layer deposition (ALD) and electrospinning. The structural and optical properties of Al2O3/ ZnO determined from the XPS, TEM, FTIR, XRD and PL analysis. The enhancement of electronic and optical properties would allow application in different fields such sensors and biosensors.

Ces dernières années, de nouvelles règlementations concernant la protection environnementale ont vu le jour, notamment avec la Directive Cadre sur l'Eau proposée en 2000. Celle-ci impose des normes de plus en plus contraignantes sur les rejets des systèmes d'assainissement dans les milieux récepteurs. Ces rejets sont d'autant plus conséquents que les évènements pluvieux sont plus intenses, causes du changement climatique, et que la population augmente comme le souligne le Plan National Santé Environnement (2009-2013). Le test de la Demande Biologique en Oxygène (DBO) est à ce jour le plus largement utilisé pour répondre à ces normes. Cependant, sa durée de réalisation ne permet pas aux gestionnaires de systèmes d'assainissement d'anticiper les pics de pollution, et de rétroagir sur le procédé d'assainissement avant déversement dans le milieu récepteur. De plus, ce test normalisé utilise un inoculum bactérien, issu de l'environnement, contenant différentes souches dont la diversité et la concentration est inconnue. Ceci ne permet pas, alors, d'avoir une bonne reproductibilité sur la mesure de la DBO. C'est donc dans ce contexte de protection environnementale que le projet BIOGUARD, issu d'une entente entre la recherche académique et les industriels du domaine, se positionne. Dans le cadre de ces travaux de thèse, nous avons développé des outils et méthodes permettant de réduire à la fois le volume d'échantillon utilisé pour la mesure par une approche d'intégration microsystème, et à la fois la durée de l'analyse par une optimisation du processus de biodégradation par les bactéries, et par une approche de modélisation mathématique. Deux types de capteurs optiques ont été utilisés, le premier permettant de mesurer l'oxygène dissous, et le second permettant de mesurer l'activité bactérienne. Ces deux capteurs ont été intégrés dans des dispositifs microfluidiques en technologie verre-PDMS, qui est une technologie tout à fait adapté à ce type de recherche du fait de sa biocompatibilité, de sa simplicité de mise en œuvre et de sa grande adaptabilité. L'une des innovations de ce projet est de proposer un biocapteur combinant les réponses de plusieurs souches bactériennes spécifiquement choisies afin d'augmenter la précision et la reproductibilité de la mesure. Lors de nos expériences, cependant, une seule souche bactérienne sera utilisée. Une étude des facteurs d'influence a été mené afin d'observer les changements du comportement bactérien. Avec les résultats expérimentaux obtenus, nous avons tenté d'expliquer ces changements par une approche mathématique, en utilisant des modèles théoriques de croissance bactérienne, dans le but de prédire la valeur de la DBO. Enfin, un prototype macro-fluidique, basé sur une seule souche bactérienne, réutilisable et automatique a également été développé dans le but de proposer une architecture fluidique simple que l'on pourrait alors dupliquer pour l'utilisation de la totalité des souches prévues dans le projet. / In recent years, new regulations concerning environmental protection have emerged, particularly with the Water Framework Directive proposed in 2000. It imposes standards more restrictive on discharges from wastewater systems in receiving environments. These discharges are even more consistent than the rainfall events are more intense, causes of climate change, and population increases as outlined in the Plan National Santé Environnement (2009-2013). The test of the Biological Oxygen Demand (BOD) is to date the most widely used to meet these standards. However, its achievement time does not allow managers sewerage systems to anticipate pollution peaks, and to retroact on the purification process prior to discharge into receiving environment. In addition, this standardized test uses a bacterial inoculum from the environment, containing different strains with the diversity and concentration is unknown. This does not, then, to have a good reproducibility of the measurement of the BOD. It is in this environmental protection context that the BIOGUARD project, result of an agreement between academic and industrial research in the field, is positioned. As part of these thesis works, we developed tools and methods to reduce both the volume of sample used for the measurement with a micro-integration approach, and both the duration of the analysis by an optimization of the biodegradation process by bacteria, and by mathematical modeling approach. Two types of optical sensors have been used, the first for measuring dissolved oxygen, and the second to measure the bacterial activity. Both sensors have been integrated into microfluidic devices in PDMS-glass technology, a technology perfectly suited to this type of research because of its biocompatibility, its simplicity of implementation and its great adaptability. One of the innovations of this project is to provide a biosensor combining responses to several bacterial strains specifically selected to increase the accuracy and reproducibility of the measurement. In our experiments, however, a single bacterial strain is used. A study of influencing factors was conducted to observe changes in bacterial behavior. With the experimental results, we have tried to explain these changes by a mathematical approach, using theoretical models of bacterial growth, in order to predict the value of BOD. Finally, a macro-fluidic prototype, based on a single bacterial strain, reusable and automatic was also developed to provide a simple fluidic architecture that could be duplicated for use with all strains included in the project.

Les métalloprotéases matricielles (MMP) sont des enzymes capables de dégrader la matrice extracellulaire. Elles ont des rôles physiologiques et pathologiques très variés. Elles interviennent dans le processus du développement tumoral à plusieurs niveaux tels que l’angiogenèse, l’invasion et les métastases. Les MMP sont donc devenues des cibles biologiques de choix pour le diagnostic des phénomènes tumoraux. Dans le travail présenté nous avons conçu des biocapteurs à usage unique et d’autres régénérables capables de détecter l’activité de ces métalloprotéases en présence de cellules tumorales ou de leurs extraitsprotéiques. Ces biocapteurs sont sous la forme de biopuces composées de supports organiquesou inorganiques sur lesquels et après leur fonctionnalisation des peptides fluorigènes substratsdes MMP ont été greffés. L’évaluation des biocateurs a montré une spécifité importante vis-àvis des enzymes ; des essais effectués en présences de cellules cancéreuses de différentes souches montrent que ces biocapteurs sont capables de nous renseigner sur l’agressivité de ces cellules. / [Abstract not provided]

Depuis plusieurs années, une attention toute particulière a été portée à la conception de biocapteurs. Divers types ont été développés (ex. optiques, électriques) et ont mené à une multitude d’applications. On en retrouve désormais dans des champs d’applications aussi variés que la détection d’explosifs et de toxines, la sécurité alimentaire, la détection et le dosage de polluants environnementaux ou la santé. Le développement de telles technologies se base sur l’union de deux domaines scientifiques très différents. D’un côté, la partie « capteur » est conçue en utilisant des méthodes de microfabrication. Ces dernières font appel à l’emploi de composés inorganiques (ex. métaux, matériaux semi-conducteurs, verre et autres). De l’autre côté, on retrouve un assemblage de molécules organiques, protéines, enzymes ou récepteurs issus du domaine biologique. L’un des grands défis est d’unir la portion biologique au capteur (c.-à-d. substrat) sans altérer les propriétés de ces deux composants. Plusieurs méthodes sont envisageables pour arriver à coupler le matériel biologique au substrat. L’objectif de la recherche de cette thèse est d’étudier la liaison de molécules sur un substrat et de créer un système biologique servant comme système de détection pour un biocapteur. Le modèle choisi pour établir le concept de base est l’affinité variable entre l’avidine et la 2-iminobiotine. Il est connu que l’affinité de l’avidine à l’iminobiotine peut être modifiée en changeant les conditions de pH. La liaison formée en milieu basique sera affaiblie en milieu acide menant à la séparation de la protéine et du ligand. Contrairement à l’iminobiotine, la biotine possède un lien fort et stable avec l’avidine impossible à briser dans des conditions non dénaturantes. L’avidine étant une protéine tétramérique, quatre ligands peuvent s’y lier. On profite donc de cette propriété pour lier l’avidine à un bras polymérique, une chaine de polyéthylène glycol (PEG) comprenant une biotine, lui-même attaché à la surface. Ce bras, maintenant fonctionnalisé, devra permettre de garder près de la surface une avidine, lui permettant de se lier à des iminobiotine aussi attachées en surface ou s’en délier selon les conditions de pH. La première partie de cette thèse est consacrée à la fonctionnalisation des surfaces. La première étape de la construction a été de faire un attachement pour créer une couche de molécules qui serviront de support et d’ancrage au mécanisme moléculaire du biocapteur. L’attachement de molécules étant réalisable sur les surfaces désignées, une construction a été testée. La stratégie proposée consistait en l’utilisation d’une molécule bifonctionnelle en forme de « Y ». Cette molécule a été synthétisée spécifiquement pour l’attachement en deux étapes successives des deux composantes du système moléculaire modulable en pH. Sur la première branche se trouve une iminobiotine. La seconde a été prévue afin d’y attacher le bras polymérique. Cette construction a été faite et testée par SPR. Enfin, une seconde stratégie de construction a été étudiée. Celle-ci impliquait l’utilisation d’une protéine (albumine de sérum bovin, BSA) modifiée comme base de la construction. Une première BSA a été modifiée avec de l’iminobiotine tandis qu’une seconde avec le PEG. Ces deux protéines modifiées ont été mises ensemble en solution et déposées sur un substrat SPR. Elles constituent ensemble les deux morceaux du système précédemment mentionné. L’objectif de cette stratégie était de contrôler la quantité relative des espèces nécessaires en surface de façon à obtenir un signal SPR optimal. De plus, la présence de ces protéines en surface devait bloquer l’adsorption non spécifique sur cette dernière d’espèces non désirées.

Le nitrure de silicium est un matériau très utilisé en microélectronique et en optique intégrée du à l'excellente homogénéité et reproductibilité de son épaisseur et de son indice de réfraction. De plus, l'indice de réfraction élevé du nitrure de silicium est particulièrement intéressant pour les applications en biophotonique. En effet, ces dernières années les biocapteurs à champ évanescent ont démontré une augmentation de la sensibilité avec l'utilisation de guides d'onde plans à haut indice de réfraction. La sensibilité pourrait être encore améliorée en intégrant sur un même substrat l'ensemble des composants passifs et actifs (Lab-on-a-chip) qui composent le biocapteur à champ évanescent. L'intégration des différents composants optiques passe par la fabrication d'un guide d'onde plan dans le visible qui soit réalisé avec des procédés à basse température, faible épaisseur, faible perte et haut indice de réfraction. Même si les couches d'oxyde métallique (TiO[indice inférieur 2], Ta[indice inférieur 2]O[indice inférieur 5] par exemple), généralement utilisées pour ce type d'application, permettent d'obtenir de bonnes propriétés optiques, elles ne permettent pas d'atteindre la qualité des couches en nitrure de silicium notamment en termes de rugosité de surface pour de faibles épaisseurs. Dans le cadre de ces travaux de doctorat, les paramètres du guide d'onde sont optimisés pour une application utilisant des fluorophores à points quantiques émettant à 650 nm et excités avec une source laser à 532 nm. Une épaisseur de 80 nm est déterminée comme optimale pour l'excitation, la collection de la fluorescence et le couplage fibre-guide.Le développement d'un guide d'onde capable d'atteindre cette épaisseur et conservant des bonnes propriétés optiques est nécessaire. À notre connaissance aucun travail n'a été réalisé pour optimiser les pertes dans le visible des guides de nitrure de silicium, en fonction des paramètres du procédé PECVD. Dans ce travail de thèse, des guides d'onde sont fabriqués pour la première fois en utilisant le nitrure déposé par LF-PECVD (basse fréquence), et leurs performances sont comparées aux guides déposés par HF-PECVD (haute fréquence). Nous démontrons, en variant le débit des précurseurs, que l'absorption et les pertes en propagation des couches de nitrure sont plus faibles lorsque les dépôts sont faits par la technique LF-PECVD par rapport à la technique HF-PECVD. Cette différence s'explique probablement par le fait que le bombardement ionique, beaucoup plus important à basse fréquence qu'à haute fréquence, réduit la présence d'amas de silicium dans la couche, responsables de l'absorption dans le visible en plus de densifier les couches par enlèvement de l'hydrogène qui s'incorpore durant la déposition PECVD. Nous démontrons également que pour la technique LF-PECVD, les propriétés optiques des couches sont améliorées en utilisant une basse puissance pour la source r-f du plasma. En effet à haute puissance, le bombardement, très énergétique crée des défauts dans la couche et favorise la rupture des liaisons N-H plutôt que des liaisons Si-H. Finalement des guides d'onde plans de nitrure de silicium, avec une épaisseur de 80 nm et un indice de réfraction de 2, sont fabriqués et caractérisés. Des pertes de 0.1 dB/cm à 633 nm et 1.05 dB/cm à 532 nm sont obtenues et comparées avec les performances des autres matériaux.

Le travail de thèse a consisté à développer des voies originales de microfabrication pour laconception d'électrodes qui pourront être utilisées dans un biocapteur basé sur unetransduction électrochimique. Une des perspectives étant de pouvoir intégrer ce type decapteur dans un microsystème analytique à base microfluidique, nous avons fait le choix duverre comme matériau de base. Par ailleurs, nous avons privilégié les technologies de" lithographie douce " au détriment de voies classiques telles que la photolithographie afin derendre inutile l'accès à des salles à environnement contrôlé ou l'utilisation d'appareillagessophistiqués.Lors de ce travail, nous avons plus particulièrement travaillé sur le développement deméthodes combinant la technique de microtamponnage et la métallisation chimique de typeautocatalytique (electroless). Cette métallisation nécessitant des surfaces catalytiques pourfaire croître la couche métallique, nous avons développé des méthodes de traitements desurface afin de rendre le substrat de base catalytique sur toute sa surface. La technique demicrotamponnage a ensuite été utilisée afin de passiver les zones où la métallisation n'est pasdésirée et cela a mené à des microstructures métalliques en surface du verre présentant peu oupas de défauts. Notre approche nous a conduit à utiliser plusieurs types de catalyseurs sous laforme de nanoparticules métalliques à base d'argent, d'or ou de palladium et nous avonsdiscuté les différences entre les méthodes basées sur ces différents catalyseurs.Une autre voie a consisté à graver de façon localisée des couches minces métalliquesuniformes en protégeant les zones ne devant pas être gravées par la technique demicrotamponnage. Ceci a permis le développement de deux voies originales demicrostructuration sur couches minces métalliques uniformes (d'une part le pelage sélectif etd'autre part le procédé à double inversion).Dans l'ensemble de nos travaux, des caractérisations d'extrême surface par les techniquesSEM, AFM, ToF-SIMS, XPS et de mouillabilité ont été menées afin d'optimiser ledéveloppement des différents procédés.

Les microARN (miARN), qui sont des ARN de 21 à 25 bases, constituent la dernière classe de régulateurs de l'expression génétique découverte. Environ 1500 ont été identifiés chez l'homme à ce jour. Les miARN sont des biomarqueurs de nombreuses pathologies (cancers et maladies cardiovasculaires, auto-immunes (sclérose en plaque), neurodégénératives (Alzheimer, Parkinson) et infectieuses (SIDA, CHIKV)) et l'ambition du projet doctoral est de réaliser un prototype de biocapteur électrochimique qui permette leur détection directe dans des fluides biologiques d'origine humaine (sérum) à des concentrations très faibles, du picomolaire (10^-12 M) au subattomolaire (10^-16 M), sans amplification par réaction de polymérisation en chaîne (PCR). / MicroRNAs (miRNA), which are 21 to 25 base length RNAs, are the last discovered class of genetic expression regulators. Nowadays, about 1500 human miRNAs have been identified. MiRNA are biosensors of many pathologies (cancers, cardiovascular, auto-immune (multiple sclerosis),neurodegenerative (Alzheimer, Parkinson)and infectious diseases (AIDS, CHIKV)) and the doctoral project ambition is to develop an electrochemical biosensor prototype for miRNA direct detection in biological human fluids (serum) at very low concentrations, from picomolar (10^-12 M) to subattomolar (10^-16 M), without amplification by polymerisation chain reaction (PCR).

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. / 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.