Ce manuscrit présente l'étude d'une nouvelle méthode de détection électronique différentielle de l'hybridation entre nucléotides, utilisant des réseaux de transistors à effet de champ et une fixation des ADN sondes de type polylysine. Les structures employées sont des réseaux d'EOSFETs, possédant une interface du type électrolyte/oxyde/semi-conducteur (EOS), qui peuvent être immergés dans un électrolyte de mesure dans lequel est plongée une électrode de référence. <br />La première partie de ce travail détaille les expériences nous ayant permis de montrer le faisabilité d'une détection électronique d'abord de polylysine, puis d'ADN sur une réseau d'EOSFETs. Des micro- ou macro-gouttelettes de solutions contenant ces bio-polymères chargés ont été déposées en des endroits prédéfinis sur les réseaux de capteurs. Ces dépots locaux induisent des variations des caractéristiques courant-tension des transistors exposés, pouvant être corrélées à un apport de charges soit positives dans le cas de la polylysine, soit négatives en ce qui concerne l'ADN. Le signal électronique est proportionnel au nombre moyen d'oligonucléotides de 20 bases par unité de surface, tant que celui-ci reste inférieur à 1000-10000 molécules par µm², avec une variation de 10 mV pour 100 à 1000 molécules déposées par µm². Une saturation du signal électronique est observée au delà. La détection de micro-dépots de faibles concentrations en bio-polymères est limitée par l'existence de signaux électroniques parasites observés avec des solutions servant aux dilutions. La variations des signaux électroniques en fonction de la concentration en sel a également été caractérisée.<br />L'utilisation d'un protocole d'hybridation sur fixation polylysine, sans étape de blocage visant à limiter l'adsorption non spécifique de cibles a conduit à la mise en évidence d'un signal différentiel de l'ordre de 5 mV lors d'hybridations et de mesures dans un électrolyte de KCl 20 mM. L'hybridation à haut sel et la détection à bas sel permettent d'obtenir des différences d'environ 15 mV. Aucun signal électronique significatif d'appariement n'a été observé en utilisant un bloqueur. La sensibilité de détection électronique de l'hybridation, estimée à 100-1000 double-brins de 20 paires de bases par µm² est proche de celle associée à la technique classique de fluorescence (0,5 à 80 double-brins par µm²).

Ce travail a porté sur l'étude d'une nouvelle méthode de détection électronique de biopolymères chargés<br />à l'interface solide/liquide en utilisant des réseaux de transistors à effet de champ. Les structures<br />utilisées sont des réseaux d'EOSFET. Ce type de structures semiconductrices opère avec une électrode<br />de référence et possède une surface active dont l'interface est du type électrolyte/oxyde/semi-conducteur.<br />Des micro- ou macro-gouttelettes de solutions contenant des biopolymères chargés sont déposées en des<br />endroits prédéfinis sur les réseaux de transistors. Ces dépôts locaux induisent des variations des caractéristiques<br />courant-tension des transistors ayant été exposés à l'apport de charge. L'étude des variations des<br />caractéristiques DC des transistors après l'adsorption de deux biopolymères de charges globales opposées<br />(la polylysine et l'ADN), ont montré des effets contraires qui correspondent bien à un apport de charges<br />positives pour la polylysine et négatives pour l'ADN. Des expériences de variations en concentration de<br />biopolymères ont permis de mettre en évidence une zone dynamique de détection correspondant à une<br />augmentation du signal électronique en fonction de la concentration en biopolymères déposés jusqu'à une<br />saturation attribuée à la quantité maximale de biopolymères pouvant être adsorbée à l'interface. Des<br />signaux parasites observés sur des tampons servant aux dilutions limitent la détection de basses concentration<br />en biopolymères. Des sensibilités de 10^7 monomères lysines/FET et de 4x10^8 bases d'ADN/FET<br />ont ainsi pu être estimées. Une modélisation de l'écrantage des charges d'interface par l'électrolyte de mesure permet de rendre compte des diminutions des signaux électroniques observés lorsque l'on augmente<br />progressivement la molarité en sel de l'électrolyte de mesure. La détection électronique de l'ADN a été<br />démontrée de manière reproductible pour de courts fragments d'ADN simple brin (oligonucléotides) ainsi<br />que pour des molécules d'ADN double brin issues de synthèses par PCR. En utilisant des ADN marqués<br />par des fluorophores, les signaux électroniques sont comparés avec des mesures de fluorescence locale. La<br />détection d'une mutation ponctuelle a pu être mise en évidence en combinant l'approche électronique<br />avec un protocole d'amplification d'ADN : "allèle spécifique PCR".