Dissertations / Theses: 'Imagerie de la résonance des plasmons de surface'

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Sereda, Alexandra. "Imagerie multi-spectrale par résonance des plasmons de surface : développement et applications." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112321/document.

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Abstract:

Dépistage du VIH, test de grossesse, mais également surveillance des eaux, détection de contaminants agro-alimentaires : la biodétection est au coeur des problématiques de santé actuelles. Dans ce contexte, les biocapteurs plasmoniques connaissent depuis quelques années un essor particulièrement important : de plus en plus de sociétés, telles que HORIBA Scientific, proposent des prototypes commerciaux, destinés tant à des utilisateurs du domaine de la recherche que de l'industrie. Basée sur le phénomène de résonance des plasmons de surface (communément appelé SPR) la biodétection plasmonique repose sur l'extrême sensibilité d’une onde évanescente se propageant à l’interface entre un film d’or, la biopuce, et le milieu diélectrique couvrant, siège des interactions biomoléculaires étudiées. De manière plus concrète, toute adsorption de matériel biologique se produisant à cette interface entraîne une modification importante des propriétés optiques d’un faisceau de lumière réfléchi par la biopuce : le principe de transduction par SPR consiste alors à mesurer directement ces variations. A l'heure actuelle, différents modes d'interrogation, offrant des performances intéressantes, mais également des limitations propres à chaque configuration. Pour répondre aux exigences de précision et de dynamique de mesure posées par de nombreuses applications, un développement théorique et instrumental, présenté dans ce document, a été initié dans le but de proposer un nouveau un nouveau mode d'interrogation des biopuces plasmoniques : l'interrogation multi-spectrale. Les résultats obtenus par cette technique ont été exploités pour concevoir et réaliser une source multi-spectrale à base de LEDs, particulièrement avantageuse vis-à-vis des configurations existant à l'heure actuelle. La caractérisation du système développé dans le cadre du diagnostic génétique (mucoviscidose) et celui du cancer, ouvre la voie à une nouvelle génération de biocapteurs performants, compacts et de coût relativement raisonnable, présentant un potentiel industriel certain
Biodetection is at the core of the current health concerns, as shown through the variety of applications to HIV screening, food contaminant analysis or water quality monitoring. In this field, plasmonic biosensing is a well-established label-free technique on the market: commercial systems from HORIBA Scientific are currently available for both research and industrial users.Based on the surface plasmon resonance (SPR) phenomenon, plasmonic biodetection uses the high sensitivity of an evanescent wave propagating along a metallic film (forming the biochip) and the surrounding dielectric medium interface. More specifically, the adsorption of biomolecules onto the metal surface induces a strong change in the optical properties of a light beam reflected by the biochip: the main principle of plasmonic transduction consists in measuring these physical changes. Several interrogation techniques have therefore been developed to access such optical information, but they fail in meeting the most demanding user requirements for precise, real-time, high-throughput measurement.Initiated by these issues, the instrumentation work presented in this document has led to the development of a novel SPR interrogation technique, referred to as multi-spectral interrogation. Moreover, the promising results obtained have been pushed forward to propose a multi-spectral illumination system based on LEDs, providing attractive performances compared to existing configurations. The biosensing potential of the developed system, demonstrated through applications to genetic diagnosis and cancer detection, opens the door to a new generation of compact, high-performance, low-cost SPR sensors

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Banville, Frédéric. "Nanostructuration de surface pour l'imagerie à résonance de plasmons de surface de haute résolution." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLO005/document.

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Abstract:

En recherche pharmacologique, les cellules vivantes sont largement utilisées comme milieu d’analyse pour l’étude de phénomènes biologiques, par exemple l’apoptose et la réorganisation cellulaire. Différents outils de caractérisation sont développés pour analyser et traduire l’information biologique en information quantifiable. L’imagerie à résonance de plasmons de surface (SPR) est sensible aux variations d’indice de réfraction d’un milieu à l’interface d’une couche métallique. Elle trouve beaucoup d’applications en recherche pharmacologique, car elle permet l’acquisition d’images en temps réel et ne nécessite pas de marquage biologique comme en fluorescence. Cependant, la nature propagative des plasmons de surface (PSP) limite la résolution spatiale en entraînant un étalement de l’information dans la direction de propagation des PSP. Cela signifie qu’il est difficile de résoudre spatialement des détails inférieurs à la distance de propagation des PSP, généralement de l’ordre des dizaines de micromètres. Plusieurs groupes de recherche travaillent à améliorer la résolution spatiale en imagerie SPR. Toutefois, bien que des résolutions spatiales inférieures à celle de la propagation ont été obtenues, certains compromis ont été effectués, par exemple la diminution de la résolution temporelle ou d’indice de réfraction.Ce projet de thèse s’insère dans cette problématique en concevant et réalisant des dispositifs plasmoniques permettant d’améliorer la résolution spatiale en imagerie SPR, tout en minimisant les compromis avec les autres paramètres d’imagerie. Ces puces SPR sont composées de surfaces métalliques nanostructurées dont le mode guidé combine les propriétés des plasmons propagatifs et des plasmons localisés. Un logiciel de modélisation numérique a permis de démontrer comment la géométrie des surfaces nanostructurées peut être optimisée de manière à réduire la longueur d’atténuation du mode plasmonique tout en conservant un fort contraste d’imagerie. Une géométrie optimale a été identifiée et des structures de l’ordre du micromètre ont été observées à l’aide des puces SPR nanostructurées optimisées. Les résultats expérimentaux ont montré une réduction de la propagation d’un facteur de 6.3 comparativement à des surfaces métalliques uniformes.Les performances en imagerie des puces SPR nanostructurées ont été validées au cours d’études de réponses cellulaires causées par stimulation à l’aide d’agents pharmacologiques. Les puces ont été employées dans l’étude de changements d’intégrité de couches confluentes de cellules suivant stimulation. La quantification de trous intercellulaires dans la couche a montré une augmentation significative du nombre de petits trous détectés (~ 1-2 µm2) lors de l’utilisation des puces SPR nanostructurées. Cette augmentation de la sensibilité à l’activité cellulaire est le résultat de l’amélioration de la résolution spatiale. Finalement, l’étude de la morphologie de cellules au cytosquelette fortement linéaire a permis d’observer des structures subcellulaires et de suivre la réorganisation du cytosquelette de cellules individuelles. Les puces SPR nanostructurées conçues et réalisées au cours de cette thèse montrent un fort potentiel d’applications en imagerie sans marquage de cellules vivantes
In pharmacological research, living cells are widely used as the sensing medium for biological studies, such as cell apoptosis and cellular reorganization. Different characterization systems are developed to analyze and quantify biological information. Surface plasmon resonance (SPR) imaging is sensitive to minute refractive index variations occurring in a medium at the proximity of a metal layer. It has found many applications in pharmacological research since it allows the real-time image acquisition and does not require biological labeling like for fluorescence. However, the propagative nature of surface plasmons (PSPs) limits the spatial resolution by spreading the information in the direction of propagation of the PSPs. This means that it is difficult to spatially resolve details smaller than the attenuation length of the PSPs, generally of the order of tens of micrometers. Several research groups have worked on this limitation in order to improve the spatial resolution in SPR imaging. However, although spatial resolutions lower than that of the propagation have been obtained, those techniques require compromises, such as loss in temporal resolution or in refractive index.In this thesis project, plasmonic devices were designed and characterized in order to improve spatial resolution in SPR imaging, while minimizing compromises with other imaging parameters. These SPR chips are composed of nanostructured metal surfaces where the guided mode combines the properties of propagative plasmons and localized plasmons. An in-house numerical modeling software has demonstrated how the geometry of nanostructured surfaces can be optimized to reduce the attenuation length of the plasmonic mode, while maintaining a high imaging contrast. An optimum geometry was identified, and micron-sized structures have been observed using the optimized nanostructured SPR chips. Experimental results showed a reduction in propagation by a factor of 6.3 compared to uniform metal surfaces.The imaging performances of nanostructured SPR chips were assessed by studying cellular responses following pharmacological stimulation. The chips were used in real-time monitoring of integrity changes in confluent endothelial cell layer following stimulation. Quantification of intercellular gaps in the monolayers showed a significant increase in the number of small holes detected (~ 1μm2) when using nanostructured SPR chips. This increase in sensitivity to cellular activity is the result of improved spatial resolution. Finally, the study of morphology in highly linear cytoskeleton cell enabled the observation of subcellular structures and the monitoring of cytoskeleton reorganization in individual cells. The nanostructured SPR chips designed and realized during this thesis show a strong potential label-free live cell imaging

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Nakkach, Mohamed. "Imagerie multidimensionnelle en mode de résonance de plasmons de surface de structures de biopuces : expérience et modélisation." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00734650.

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Abstract:

Dans cette thèse nous avons ajouté le contrôle du paramètre spectral pour donner plus de degré de liberté à l'instrument basé sur l'Imagerie par Résonance des Plasmons de Surface (SPRI), développant un système instrumental à interrogation angulo-spectrale. Pour valider notre travail, nous avons pris comme modèle d'étude un milieu diélectrique absorbant à unelongueur d'onde visible. La fonction diélectrique complexe est traitée par le modèle de Lorentz et la relation entre la partie réelle et imaginaire de l'indice optique est assurée par la relation de Kramers-Kronig. Nous avons commencé par injecter dans la cellule de mesure un colorant absorbant à 630 nm et mesuré la réflectivité angulo-spectrale avec ce milieu. Ensuite, un programme d'ajustement, que nous avons développé, a été utilisé pour le calcul inverse et la détermination des paramètres optiques à partir des données de l'expérience. Cet ajustement permet d'extraire la partie réelle et la partie imaginaire de l'indice de réfraction démontrant la possibilité d'applications de type spectroscopique. Nous avons également intégré successivement à la surface des molécules d'ADN marquées par différents chromophores pour voir l'effet de la position d'absorption sur la variation de réflectivité angulo-spectrale. En plus des milieux absorbants, nous avons fabriqué des réseaux diélectriques et métalliques et les avons intégrés à la surface du prisme. Les structures utilisées avaient une période de 250 nm et une épaisseur de 300 nm en PMMA. Cette condition nous a permis de voir un plasmon bandgap centré à 735 nm. Cette étude expérimentale est validée par une étude théorique en utilisant la méthode RCWA pour simuler la réponse des réseaux périodiques.

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Masson, Jean-Baptiste. "Imagerie de contraste ionique térahertz Physique statistique des plasmons polaritons de surface." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002917.

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Abstract:

La physiologie et le fonctionnement de cellules nerveuses ainsi que de cellules présentant une différence conséquente de molarité entre différents compartiments, restent des questions très actuelles à l'interface de la physique et de la biologie. Ainsi la possibilité d'échanges d'eau lors du fonctionnement de neurones pourrait changer de manière assez radicale la façon dont leur activité est modélisée. Afin de chercher a visualiser ces échanges une technique: la microscopie de contraste ionique térahertz a été développée. Elle est basée sur la grande sensibilité du rayonnement térahertz aux concentrations ioniques dans l'eau. Ainsi un système de génération et de mesure de rayonnement basées sur des antennes semi-conductrices fut construit. Le problème de la limite de diffraction, qui réduit les mesures par rayonnement térahertz à une résolution de l'ordre de 300 µm, fut résolu par le couplage d'imagerie de champ proche avec ouverture avec une technique d'analyse permettant de visualiser des variations spatiales avec une résolution dépassant ?/100. Cette technique d'analyse qui est aussi une configuration expérimentale fut nommée le contraste de champ proche. La microscopie de contraste ionique térahertz a permis de confirmer les échanges d'eau lors d'un ensemble d'activités biologique liés aux neurones. De plus il a permis de quantifier de manière précise les volumes d'eau déplacés. Ceci ayant pour conséquence majeure que l'eau ne peut être négligée dans l'activité biologique neuronale. De plus cette technique a pu être étendue à d'autres systèmes biologiques, comme des cellules cardiaques et a ainsi permis la mesure résolue en temps des flux d'ions à l'intérieure de celles-ci. Le positionnement énergétique du rayonnement térahertz fait de lui un outil puissant dans l'étude de processus de transformations sur de longues molécules biologiques. Cependant un rehaussement du signal parait indispensable. C'est ainsi que son couplage possible avec de la plasmonique fut envisagé. L'absence d'activité spécifique de l'immense majorité des métaux dans cette zone du spectre a poussé l'étude vers des matériaux présentant des structures de taille inférieure à la longueur d'onde. Les réseaux de trous d'Ebbesen furent le système principal étudié. L'étude se focalisa sur la modélisation des phénomènes physiques ayant lieu lors de l'interaction du rayonnement térahertz avec celle-ci. Ainsi un modèle de Fano modifié s'est montré capable de modéliser la transmission des plaques ainsi que la dépendance en taille et en forme des trous, du signal transmis. De plus il fut montré que les plasmons polaritons générés à la surface de ces plaques peuvent interagir entre eux. Enfin une modélisation inhabituelle a vu décrire un certain nombre d'expériences sur ces plaques par! des transitions de phases et de la résonance stochastique. Les travaux sur ce sujet montrent qu'il reste encore beaucoup de phénomène non compris sur la nature des interactions entre la lumière et les réseaux de trous de taille inférieure à la longueur d'onde.

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Corne, Christelle. "Etude des interactions entre protéines et lésions de l'ADN par résonance plasmonique de surface par imagerie (SPRI)." Grenoble, 2010. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00505298.

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Abstract:

L'ADN étant le support de l'information génétique, les lésions de l'ADN provoquées par différents stress physiques ou chimiques sont un défi pour les systèmes de réparation cellulaire. Parmi ceux-ci le système de réparation par excision de bases (BER) implique plusieurs enzymes dont les objectifs sont la reconnaissance et le retrait de la base lésée, fonctions bien connues pour deux glycosylases : Fpg Procaryote et OGG1 Eucaryote. De nombreuses approches ont été décrites pour étudier les interactions ADN/protéine in vitro. Avec la résonance plasmonique de surface par imagerie (SPRi), nous disposons d'une technique d'analyse en temps réel, sans marquage avec laquelle nous avons pu observer des interactions parallélisées d'une même protéine enzymatique purifiée (Fpg, OGG1, EndoIV ou Ape1) vis-à-vis de différentes lésions sur des oligonucléotides de synthèse immobilisés sur une surface d'or. Les dommages étudiés sont une base oxydée (8-oxoG), une base cyclisée (cycloadénine) et des analogues de sites abasiques (THF et C3). Nous avons également étudié l'action de ces mêmes enzymes sur des lésions multiples, en tandem, associant les bases 8-oxoG et 8-oxoA sur le même brin d'ADN. L'originalité de notre dispositif associe l'analyse directe de l'interaction ADN/protéine et l'approche indirecte de sa conséquence par une stratégie d'hybridation et d'amplification du signal après une rampe thermique. Les résultats obtenus permettent d'envisager l'utilisation de notre technique pour observer la réparation simultanée de certaines lésions par des extraits cellulaires pour des travaux de biochimie ou des extraits tissulaires humains pour des travaux de biologie médicale
DNA is the carrier of genetic information. DNA damage caused by various physical or chemical stresses is a challenge for cellular repair systems. These include the base excision repair system (BER) which involves several enzymes whose objectives are the recognition and removal of damaged bases, well-recognised functions for two glycosylases: prokaryotic Fpg and eukaryotic OGG1. Many approaches have been described to study DNA / protein interactions in vitro. With surface plasmon resonance imaging (SPRi), we have a real-time technique, without labeling, with which we can observe interactions in parallel for a single protein purified enzyme (Fpg, OGG1, EndoIV or Ape1) vis-à-vis various injuries to synthetic oligonucleotides immobilized on a gold surface. The damages studied were an oxidized base (8-oxoG), a cyclised base (cycloadenine) and analogues of abasic sites (THF and C3). We also studied the action of these enzymes on multiple lesions, in tandem, combining the 8-oxoG and 8-oxoA bases on the same strand of DNA. The originality of our system combines the direct analysis of the DNA / protein interaction with the indirect approach of observing its outcome by hybridization and amplification of the signal after a thermal ramp. The results obtained enable us to consider the use of our technique to observe the simultaneous repair of certain lesions by cell extracts for biochemical work, or by human tissue extracts for bio-medical work

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Chabot, Vincent. "Plates-formes de microscopie et fluorescence par résonance de plasmons de surface appliquées à l'imagerie cellulaire." Thèse, Université de Sherbrooke, 2013. http://hdl.handle.net/11143/6632.

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Abstract:

L'élaboration de nouveaux médicaments repose sur les études pharmacologiques, dont le rôle est d'identifier de nouveaux composés actifs ou de nouvelles cibles pharmacologiques agissant entre autres au niveau cellulaire. Récemment, la détection basée sur la résonance des plasmons de surface (SPR) a été appliquée à l'étude de réponses cellulaires. Cette méthode de détection, permettant d'observer des variations d'indice de réfraction associés à de faibles changements de masse à la surface d'un métal, a l'avantage de permettre l'étude d'une population de cellules vivantes en temps réel, sans nécessiter l'introduction d'agents de marquage. Pour effectuer la détection au niveau de cellules individuelles, on peut employer la microscopie SPR, qui consiste à localiser spatialement la détection par un système d'imagerie. Cependant, la détection basée sur la SPR est une mesure sans marquage et les signaux mesurés sont attribués à une réponse moyennée des différentes sources cellulaires. Afin de mieux comprendre et identifier les composantes cellulaires générant le signal mesuré en SPR, il est pertinent de combiner la microscopie SPR avec une modalité complémentaire, soit l'imagerie de fluorescence. C'est dans cette problématique que s'insère ce projet de thèse, consistant à concevoir deux plates-formes distinctes de microscopie SPR et de fluorescence optimisées pour l'étude cellulaire, de sorte à évaluer les possibilités d'intégration de ces deux modalités en un seul système. Des substrats adaptés pour chaque plate-forme ont été conçus et réalisés. Ces substrats employaient une couche d'argent passivée par l'ajout d'une mince couche d'or. La stabilité et la biocompatibilité des substrats ont été validées pour l'étude cellulaire. Deux configurations permettant d'améliorer la sensibilité en sondant les cellules plus profondément ont été évaluées, soit l'emploi de plasmons de surface à longue portée et de guides d'onde à gaine métallique. La sensibilité accrue de ces configurations a aussi été démontrée pour un usage en biodétection cellulaire. Une plate-forme permettant de mesurer la spectroscopie SPR simultanément avec l'acquisition d'images de fluorescence a été réalisée. Cette plate-forme a ensuite été validée par l'étude de réponses cellulaires suite à une stimulation pharmacologique. Puis, un système basé sur la microscopie SPR a été conçu et caractérisé. Son emploi pour l'étude de réponses au niveau de cellules individuelles a été démontré. Finalement, les forces et faiblesses des substrats et des plates-formes réalisées au cours de la thèse ont été évaluées. Des possibilités d'amélioration sont mises de l'avant et l'intégration des modalités de microscopie SPR et de fluorescence suite aux travaux de la thèse est discutée. Les réalisations au cours de cette étude ont donc permis d'identifier les composantes cellulaires impliquées dans la génération du signal mesuré en biodétection SPR.

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Fiche, Jean-Bernard. "Etudes thermiques des puces à ADN par imagerie de résonance des plasmons de surface (SPRi) : vers la détection de mutations ponctuelles." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://www.theses.fr/2006GRE10201.

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Abstract:

Les puces à ADN sont devenues en l'espace d'une décennie des outils incontournables du paysage scientifique actuel. Situées à l'interface des disciplines traditionnelles, elles ont trouvé. Des applications dans des domaines aussi variées que l'expression des gènes, la détection des SNP ou l'évolution de l'espèce humaine au cours du temps. Le travail présenté ici utilise pour la première fois la technique d'imagerie de résonance des plasmons de surface (SPRi) alliée à un contrôle de la température - allant de 20°C à 80°C - pour l'étude des puces à ADN. Dans une première partie, le processus d'hybridation sur support solide est étudié en détail à l'aide du modèle de Langmuir, tant des points de vue cinétique que thermodynamique. Les paramètres ΔH et ΔS, caractéristiques des séquences utilisées, sont estimés et présentent une évolution inhabituelle en fonction de la longueur des sondes, probablement due à des problèmes d'accessibilité sur la puce. Dans une seconde partie, une technique de détection de mutations ponctuelles basée sur l'utilisation de rampes de température a été développée. Les résultats obtenus sur deux cas modèles (K-ras et Cycline D1) présentent un excellent accord avec les prédictions théoriques en solution et permettent d'envisager l'application de cette méthode pour la détection des SNP (Single Nucleotide Polymorphism) sur des échantillons biologiques. Une dernière application à l'étude des interactions entre l'ADN-glycosylase Fpg et l'ADN lésé est finalement présentée. Deux lésions de l'ADN, la 8-oxo-guanine et la 5',8-Cyclo-2'desoxyadénosine, ont été étudiées. Une activité catalytique a été détectée par une méthode thermique originale uniquement pour la lésion 8-oxoG
Ln the space of one decade, DNA-chips became tools which cannot be ignored in the present scientific context. Placed at the interface between traditional disciplines, th. Ey are currently used for gene expression studies, SNP detection or who le genome analysis. This work uses for the first time surface plasmon resonance imaging coupled with tempe rature control - from 20°C to 80°C - applied to DNA-chip studies. Ln the first part, we study the DNA hybridization process on a solid support from a both kinetic and thermodynamic point of view, assuming the theoretical Langmuir model, ΔH and ΔS parameters are estimated as a function of probes length and show a non-conventional behaviour compared to the theoretical prediction. We assume that it could be due to a lack of accessibility on the DNA-chip surface. The second part is dedicated to point mutation detection using tempe rature scan technique. Our results, obtained with two models (K-ras and Cycline D1), are in good agreement with theoretical predictions in solution and let assume that this method could be applied for SNPs (Single Nucleotide Polymorphism) detection on biological samples. A last application concerns the DNAglycosylase Fpg interactions with damaged DNA duplexes. Two lesions, 8-oxo-guanine and 5',8Cyclo-2'-desoxyadenosine, are used and Fpg enzymatic activity is only detected for the first one using an original thermal method

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Motel-Absil, Emilie. "Imagerie et spectroscopie de nanoparticules d’or en microscopie optique plein champ." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066663.

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Abstract:

Nous avons développé deux instruments d’imagerie et de spectroscopie de nanoparticules d’or en microscopie optique plein champ. Les particules sont illuminées en fond noir pour ne détecter que la faible intensité de lumière diffusée. Pour le premier instrument, le signal, modulé par une modulation spatiale de l’échantillon, est détecté via une détection synchrone multiplexée. On utilise une source incohérente pour la caractérisation spectrale des nanoparticules et un laser à λ=532 nm, dans la bande de résonance plasmon de l'or, pour optimiser la détection en terme de puissance diffusée et de sélectivité. Pour imager les nanoparticules d'or en trois dimensions et les localiser, nous avons développé instrument d'holographie numérique hétérodyne. Un faisceau laser est scindé en deux faisceaux décalés en fréquence optique (référence et sonde) qui interfèrent dans le plan de la caméra pour former un hologramme enregistré par détection synchrone multiplexée. Les plans image sont reconstruits par propagation numériquement dans l'espace de Fourier. Pour augmenter la sensibilité, nous avons utilisé un effet photothermique.

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Aoudjit, Thinhinane. "Etude des propriétés optiques de nanostructures chirales par imagerie photochimique." Electronic Thesis or Diss., Troyes, 2022. http://www.theses.fr/2022TROY0008.

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Abstract:

Une nanostructure est dite chirale si elle ne possède pas de plan de symétrie, autrement dit si ses images miroirs sont non superposables. Les objets chiraux interagissent de manière différente avec la lumière polarisée circulairement. Le champ proche exalté induit par ces structures est accordable en longueur d’onde et permet d’amplifier les effets chiroptiques, ces caractéristiques leurs attribuent une place importante dans le domaine de la biodétection. De ce fait, l’exploration de ce champ proche consiste l’axe principal de notre étude. Pour ce faire, on utilise une sonde locale, le PMMA-DR1. Ce copolymère est formé d’un groupe azoïque DR1 qui est attaché latéralement du côté de son groupe donneur au polymère PMMA par une liaison covalente. Sous irradiation adéquate (appartenant au spectre d’absorption du DR1), le champ proche de la nanoparticule active le cycle d’isomérisation de la molécule qui transforme cette énergie électromagnétique en un mouvement mécanique pour passer de l’état Trans à l’état Cis. Le déplacement de matière induit est suivi par des observations AFM. Plusieurs travaux sur l’imagerie photochimique ont été effectués au sein de notre laboratoire sur différentes structures. Récemment, cette méthode a été utilisée pour comprendre le comportement chiral d’une nanostructure parfaitement symétrique qui ne présentait aucun dichroïsme circulaire au champ lointain. Notre contribution consiste à sonder le comportement chiral de structures parfaitement asymétriques par cette méthode d’imagerie
Chiral nanostructures interact differently with right and left circularly polarized light. Moreover, they exhibit enhanced electric and magnetic near-fields leading to the so-called superchirality. This effect can be used for the detection of chiral biological objects with high enantio-sensitivity. Indeed, the optical chirality C is correlated with the rate of excitation of the chiral molecule, so that increasing the optical chirality at the location of the molecule can significantly improve its detection. We present here a subwavelength imaging approach that is based on the interaction between the highly exalted near-field of chiral nanoparticles and an azobenzene molecule (DR1, disperse red 1) grafted to a polymeric chain (i.e. PMMA). Under illumination, the azobenzene molecules (DR1) undergo photo-isomerization cycles, which induce a displacement of matter inducing measurable topographical modifications that can be tracked using atomic force microscopy. Therefore, we obtain in the polymer a map of the near-field of the chiral nanostructures. We recently demonstrated that chiral effects and field dissymmetry in plasmonic nanostructures can be imaged with this technique. Here, we apply photochemical imaging to chiral metallic nanostructures, such as chiral coupled nanorods. We show that the near-field chiral response can be imprinted in the photopolymer

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Chaigneau, Marc. "Imagerie et spectroscopies en champ proche optique : de la nano-sonde à la caractérisation de matériaux." Phd thesis, Université de Nantes, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00274746.

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Abstract:

Les propriétés singulières des ondes évanescentes ont permis le développement de la microscopie en champ
proche optique, mais également l'émergence de capteurs moléculaires basée sur l'excitation de plasmons de
surface. Ce travail de thèse est consacré au développement de nano-sondes à base de fibres optiques destinées à ces
deux applications.
Après un état de l'art des différents procédés de la littérature, ce travail aborde une nouvelle approche pour
créer des nano-sondes optiques. La gravure chimique, pour créer une pointe à l'extrémité d'une fibre conique, est
premièrement optimisée. Les étapes suivantes sont réalisées dans un dispositif plasma original, basé sur une
décharge en régime de cathode creuse cylindrique. Pour finaliser la fabrication des sondes, les pointes métallisées
sont ouvertes in situ avec une micro-étincelle obtenue via une décharge couronne en configuration pointe-plan.
Notre microscope est ensuite détaillé et une étude paramétrique est menée afin d'optimiser la formation des
images, les capacités de résolution du sont discutées. A titre d'exemple, le microscope est ensuite appliqué à la
science des nano-matériaux, et quelles pistes d'investigation de nano-structures sont explorées, ainsi que le
potentiel de spectroscopie Raman en champ proche.
La spectroscopie résonante des plasmons de surface est aussi abordée. Les sondes spécialement modifiées
sont ici destinées à la détection moléculaire en milieu aqueux. Les capteurs ainsi élaborés sont testés dans des
microvolumes de solution, et leur capacité d'exaltation du signal Raman est présentée.

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Pillet, Flavien. "Développement d'un outil d'analyse d'interactions moléculaires basé sur la résonance plasmonique de surface (SPRi)." Thesis, Toulouse, INSA, 2010. http://www.theses.fr/2010ISAT0029/document.

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Abstract:

Ces dernières décennies, on a assisté à l’augmentation du nombre de technologies et de concepts permettant l’analyse des interactions intermoléculaires. Dans ce contexte, les puces à fluorescence restent les plus fréquemment utilisées. Cependant, cette technologie bien que très sensible et multiplexée, ne permet pas d’avoir accès aux paramètres cinétiques, indispensables au calcul des constantes d’affinité et la recherche de systèmes alternatifs s’impose. Dans cette optique, la résonance plasmonique de surface par imagerie (SPRi) est considérée comme une véritable option. Cette technologie se caractérise par l’absence de marquage et permet de suivre en temps réel d’infimes variations de masses consécutives à des interactions intermoléculaires sur la surface du prisme. L’obtention de constantes d’affinité est ainsi possible. En revanche, la SPRi présente un certain nombre de limites, principalement au niveau de la sensibilité et du multiplexage. Les objectifs de la thèse ont ainsi consisté à combler en partie ces différentes limites. La chimie de greffage basée sur l’utilisation d’oligonucléotides modifiés par un thiol a permis d’améliorer le multiplexage et de déposer plus de 1000 spots par cm² sur la surface d’or du prisme. Dans le même temps, la modification de la surface avec des colloïdes d’or et des dendrimères a permis pour des interactions ADN/ADN, d’atteindre une limite de détection de 2 nM (d’où un gain de 200%). En parallèle de ces travaux, diverses applications biologiques ont été effectuées. Une première étude a consisté à rechercher des ligands spécifiques des structures G-quadruplex des télomères. Une seconde étude s’est portée sur le complexe de partition bactérien. Par des études de criblage les bases impliquées dans l’interaction avec une protéine indispensable à la partition du plasmide F chez E.coli ont été identifiées. L’ensemble de ces travaux ont montré le fort potentiel de la SPRi et les applications potentielles qui en découlent sont nombreuses
During the last decades a large number of technologies have been developed to analyze intermolecular interactions. In this context, the fluorescence biochips remain the most frequently used. Although this technology is very sensitive and multiplexed, it does not allow access to the kinetic parameters, essential to the calculation of the constants of affinity. Therefore, the research for alternative systems is essential. In this way, the Surface Plasmon Resonance imaging (SPRi) is considered as an opportunity. It is an optical detection process that can occur when a polarized light hits a prism covered by a thin metal layer. Under certain conditions free electrons at the surface of the biochip absorb incident light photons and convert them into surface plasmon waves. Perturbations at the surface of the biochip, such as an interaction between probes immobilized on the chip and targets, induce a modification of resonance conditions which can be measured. It is a label free technology which allows intermolecular interactions in real time and gives access to the kinetics parameters. However, SPRi is limited in sensitivity and multiplexing. The objectives of my PhD were to circumvent these various limits. Thus, we validated the immobilization of DNA probes on gold surface using thiol-modified oligonucleotide probes. Deposition carried out on non-modified gold surface, does not require electrical stimulation and expensive specific robotic devices. The thiol modification of the probes was shown to be very stable at room temperature, contrary to pyrrole and diazonium probes that need to be prepared just prior to their spotting. We demonstrate that thiol-modified oligonucleotide probes spotted on a gold surface of the SPRi-prisms are very robust and reproducible. We also demonstrated that this simple chemistry is compatible with high density arrays fabrication bearing more than 1000 spots using a classical spotter. Furthermore, the modification of the prism surface with gold colloids and dendrimers allowed for DNA/DNA interactions, to reach a detection limit of 2 nM. In parallel of this work, various biological applications were carried out and validate our previous developments. A first study was to screen G-quadruplex specific ligands to inhibit telomerase activity. We demonstrated that SPRi technology is particularly well adapted to the screening of interaction of small molecules with DNA probes and is sensitive enough to permit distinction between interactions with different DNA structures. The second study was on the bacterial partition complex. We study the DNA binding requirement involved in SopB-sopC specific interactions and analysed at the nucleotide level the bases involved in the binding efficiency and essential for the partition All this PhD work improved the SPRi technology and demonstrated its great potential in biological applications

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Duperron, Matthieu. "Conception et caractérisation de nanoantennes plasmoniques pour la photodétection infrarouge refroidie." Thesis, Troyes, 2013. http://www.theses.fr/2013TROY0030/document.

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Abstract:

L’imagerie infrarouge refroidie est portée par une demande forte pour des applications dans les secteurs militaire, industriel et spatial. Les enjeux actuels de ce marché sont le fonctionnement à haute température et la fonctionnalisation spectrale des détecteurs.Ces enjeux peuvent être adressés grâce à l’utilisation de résonateurs optiques et leur faculté à concentrer le champ électromagnétique. Ce travail de thèse montre comment des résonateurs plasmoniques peuvent être intégrés dans la filière HgCdTe.La théorie temporelle des modes couplés a été utilisée, de manière analytique, pour optimiser à travers la condition de couplage critique, l’absorption dans un résonateur plasmonique chargé par un semiconducteur. La conception d’une photodiode HgCdTe ultramince plasmonique est ensuite détaillée. Elle repose sur l’utilisation d’un mode optique résultant du couplage entre un mode plasmon de surface et un mode gap plasmon de cavité
The market for cooled infrared imaging technologies is growing fast due to a range of applications covering military, commercial and space. Current research for innovative systems focuses on high operating temperature and multispectral detectors.To achieve these aims, optical resonators can be used to concentrate electromagnetic fields in thin absorbing media. This thesis investigates the possibility of using plasmonic resonators for HgCdTe photodetection.Temporal coupled-mode theory is used to optimise analytically the absorption in a plasmonic resonator incorporating an absorbing semiconductor subject to the critical coupling condition. A design of a thin plasmonic HgCdTe diode is then described. This includes a hybrid plasmonic mode arising from the coupling between a surface plasmon and a cavity gap-plasmon mode

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Bassil, Nathalie. "Système de biopuce optique en temps réel : application au diagnostic génétique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008933.

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Abstract:

Les puces à ADN, ont vu le jour à la fin du vingtième siècle. L'utilisation de l'Imagerie par Résonance des Plasmons de Surface dans de tels outils est très prometteuse. En effet, cette technique permet de suivre en temps réel et en parallèle, sans l'usage de marqueur, différentes interactions se déroulant sur une surface métallique. Elle nous a servi pour analyser les interactions ADN/ADN dans le but du diagnostic génétique. Pour cela nous avons fixé des molécules d'ADN biotinylées sur une surface d'or par l'intermédiaire d'une structure auto-assemblée composée successivement un acide thiolé, d'un polymère chargé positivement et de l'ExtrAvidine. L'analyse des interactions ADN/ADN montre que le système employé permet de distinguer la formation d'un double brin d'ADN totalement complémentaires de celle d'un double brin avec une mutation. Cette distinction est nette pour une délétion. Le cas plus subtil d'une substitution nous a poussé à examiner l'effet de la longueur des ADN sur la réponse optique du système. Cette étude a fait ressortir l'influence de la température de fusion des séquences sur le signal obtenu. La représentation des résultats en fonction de ce dernier paramètre a permis de les modéliser, d'expliquer la différence de comportement des diverses molécules utilisées et de prédire le résultat des hybridations entre oligonucléotides quelconques. Ainsi, pour valider notre modèle, nous avons conçu un ensemble de séquences capable de révéler six des plus fréquentes mutations de la mucoviscidose. Les résultats expérimentaux sont en bon accord avec les résultats théoriques. Les premiers essais de diagnostic génétique sont prometteurs.

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Pendery, Joel. "Organisation à l'échelle nano et imagerie de cristaux liquides et de colloïdes sur les surfaces." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066582.

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Abstract:

Cette thèse est centrée sur les cristaux liquides et l' ordre orientationnel qui découle de ces matériaux anisotropes. Des motifs chiraux quasi-bidimensionnels ont été formés par microscopie à force atomique (AFM) sur substrat de polyimide. Dans le cas de matériaux non chiraux, une chiralité 3D a été localisée à quelques nanomètres de la surface. La chiralité a été quantifiée par l'effet électroclinique de surface. De plus, un échantillon avec un axe facile et bien contrôlé a été fabriqué et une méthode pour mesurer l'orientation du directeur local avec une résolution de 100 nm en utilisant la microscopie optique en champ proche a donné la vraie fonction de répartition angulaire de l'ordre local avec une grande précision. Enfin, un auto-assemblage de nanoparticules d'or a été étudié dans un film de cristal liquide cholestérique (CLC), en cellule ouverte, a vec une texture cholestérique orientée et des nanoparticules d'or enrobées de molécules de thiol. Les mesures de la Résonance Plasmon de Surface Polarisée Localisée (LSPR) montrent une anisotropie de la réponse optique dans ces système hybrides que nous avons liées à la présence d'agrégats en forme d'aiguilles. Les calculs de la théorie de Mie généralisée, en interprétant les mesures de LSPR, ont mis en évidence une distance entre nanoparticules plus petite dans le CLC par rapport à des nanoparticules sans CLC. L' espacement plus rapproché suggère la présence de sites de piégeage dans le CLC ainsi que la présence d'une coquille isotrope autour les nanoparticules
This dissertation focuses on liquid crystals and the inherent orientational order that arises from these anisotropic materials. Quasi two-dimensional chiral patterns were scribed via Atomic Force Microscopy (AFM) with robust control onto polyimide substrate, composed of achiral materials, yielding 3D chirality that was localized to within a few nanometers of the surface. The chirality was quantified through the surface electroclinic effect. In addition, a sample with a well-controlled easy axis was fabricated and a method to measure the local director orientation with 100 nm resolution using Near-Field Scanning Optical Microscopy yielded the true angular distribution function of the local order with high precision. Finally, gold nanoparticle self-assembly was studied within a cholesteric liquid crystal (CLC) film. The open sample creates a striped texture and gold nanoparticles coated with thiol are deposited within the liquid crystal matrix. Polarized Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) measurements show an anisotropy between light polarized with respect to the stripe orientation. Evaporating the liquid crystal revealed disordered anisometric needle-like aggregates through AFM. Generalized Mie theory calculations, in conjunction with LSPR, found a smaller nanoparticle spacing in the CLC compared to a 2D monolayer of the same nanoparticles on a rubbed substrate or 1D chains in smectic A dislocations. The closer spacing suggests trapping sites within the CLC, where nanoparticles are first localized and then aggregate under van der Waals attraction aided and enhanced by the CLC and mediated by steric forces

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Mercey, Emilie. "Mesures parallélisées d'interactions oligosaccharides / protéines au moyen de biopuces." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011160.

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Abstract:

Le but de cette thèse est de concevoir une puce à sucres, compatible avec un système optique d'imagerie en résonance des plasmons de surface (SPRi), afin d'analyser simultanément de multiples interactions protéine/oligosaccharide en temps réel. La réalisation d'un système modèle, ayant comme sucre sonde, l'héparine, est proposée. La modification du sucre par un pyrrole permet de le déposer sur une surface d'or par électrocopolymérisation. Cette chimie nécessite la construction de molécules « pyrrole - bras espaceurs » compatibles avec les propriétés des sucres utilisés. La puce utilisable en SPRi est ensuite fabriquée par électrocopolymérisations successives. Ces plots formés peuvent être caractérisés par MEB et par AFM. Des expériences préliminaires utilisant des traceurs fluorescents ont permis de valider le système ainsi que la chimie proposée ; la fluorescence observée est spécifique de l'interaction biologique grâce à la présence de négatifs. Les études d'interactions biologiques suivies par SPRi ont alors été réalisées ; la sensibilité de l'interaction est confirmée. Grâce à l'acquisition en temps réel des interactions, les cinétiques d'association et de dissociation du complexe oligosaccharide/protéine sont observées puis optimisées. De plus, les puces fabriquées sont régénérables mais aussi réutilisables sur plusieurs mois, ce qui permet l'étude des paramètres chimiques et biologiques. Cette approche est appliquée finalement à plusieurs problématiques biologiques.

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Beltrami, Coline. "Développement d'un biocapteur plasmonique pour la détection en faibles concentrations de miARNs dans le cadre du don d'organes." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPAST196.

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Abstract:

La surveillance des conditions physiologiques de donneurs d'organes en état de mort cérébrale est cruciale pour prévenir la dégradation des tissus. Ce suivi peut être effectué en observant la réponse inflammatoire (tempête cytokinique) à travers des biomarqueurs spécifiques : les miARNs. Ce travail propose d'utiliser l'imagerie par résonance plasmonique de surface (SPRI) pour détecter quantitativement ces miARNs. Cette recherche vise à développer un biocapteur SPRI plus sensible et spécifique pour détecter les miARNs à des concentrations inférieures à la limite de détection de ces systèmes.Tout d'abord, une fonctionnalisation de la surface d'or de la biopuce mieux orientée a été développée afin d'améliorer l'accessibilité des biorécepteurs. Ensuite, des sondes modifiées avec des bases LNA ont été employées pour renforcer l'affinité avec le miARN cible. En parallèle, une stratégie d'amplification par sandwich du signal SPRI a été conçue en utilisant des nanoparticules d'or, et un modèle cinétique a été élaboré pour prédire le facteur d'amplification. Les AuNPs ont été synthétisées en une seule étape à température ambiante et fonctionnalisées pour être spécifiques vis-à-vis du miARN et solubles en solution saline. Ces approches combinées ont conduit à une amplification du signal de plus de deux ordres de grandeur et à une limite de détection de miARNs dans la gamme du picomolaire
Monitoring the physiological conditions of brain-deceased organ donors is crucial to prevent tissue degradation. Tracking this degradation can be done by following the inflammatory response (i.e. cytokine storm) through specific biomarkers like miRNAs. This work proposes using Surface Plasmon Resonance Imaging (SPRI) to quantitatively detect those miRNAs. To achieve detection at concentrations below the usual SPRI limits, this research focuses on developing a more sensitive and specific SPRI biosensor for miRNA detection. Firstly, a new surface functionalization better oriented was developed for the SPRI gold biochip to improve bioreceptor accessibility. LNA-modified probes were then employed to enhance the affinity with the target miRNA. Secondly, a signal amplification strategy was designed using gold nanoparticles (AuNPs) in a sandwich-like assay, and a kinetic model predicting the amplification factor was developed. The AuNPs were synthesized in a one-step process at ambiant temperature and functionalized for miRNA specificity and solubility in saline solution.These combined approaches led to more than two orders of magnitude signal amplification and a detection limit in the picomolar range

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Pendery, Joel. "Organisation à l'échelle nano et imagerie de cristaux liquides et de colloïdes sur les surfaces." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066582.

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Abstract:

Cette thèse est centrée sur les cristaux liquides et l' ordre orientationnel qui découle de ces matériaux anisotropes. Des motifs chiraux quasi-bidimensionnels ont été formés par microscopie à force atomique (AFM) sur substrat de polyimide. Dans le cas de matériaux non chiraux, une chiralité 3D a été localisée à quelques nanomètres de la surface. La chiralité a été quantifiée par l'effet électroclinique de surface. De plus, un échantillon avec un axe facile et bien contrôlé a été fabriqué et une méthode pour mesurer l'orientation du directeur local avec une résolution de 100 nm en utilisant la microscopie optique en champ proche a donné la vraie fonction de répartition angulaire de l'ordre local avec une grande précision. Enfin, un auto-assemblage de nanoparticules d'or a été étudié dans un film de cristal liquide cholestérique (CLC), en cellule ouverte, a vec une texture cholestérique orientée et des nanoparticules d'or enrobées de molécules de thiol. Les mesures de la Résonance Plasmon de Surface Polarisée Localisée (LSPR) montrent une anisotropie de la réponse optique dans ces système hybrides que nous avons liées à la présence d'agrégats en forme d'aiguilles. Les calculs de la théorie de Mie généralisée, en interprétant les mesures de LSPR, ont mis en évidence une distance entre nanoparticules plus petite dans le CLC par rapport à des nanoparticules sans CLC. L' espacement plus rapproché suggère la présence de sites de piégeage dans le CLC ainsi que la présence d'une coquille isotrope autour les nanoparticules
This dissertation focuses on liquid crystals and the inherent orientational order that arises from these anisotropic materials. Quasi two-dimensional chiral patterns were scribed via Atomic Force Microscopy (AFM) with robust control onto polyimide substrate, composed of achiral materials, yielding 3D chirality that was localized to within a few nanometers of the surface. The chirality was quantified through the surface electroclinic effect. In addition, a sample with a well-controlled easy axis was fabricated and a method to measure the local director orientation with 100 nm resolution using Near-Field Scanning Optical Microscopy yielded the true angular distribution function of the local order with high precision. Finally, gold nanoparticle self-assembly was studied within a cholesteric liquid crystal (CLC) film. The open sample creates a striped texture and gold nanoparticles coated with thiol are deposited within the liquid crystal matrix. Polarized Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) measurements show an anisotropy between light polarized with respect to the stripe orientation. Evaporating the liquid crystal revealed disordered anisometric needle-like aggregates through AFM. Generalized Mie theory calculations, in conjunction with LSPR, found a smaller nanoparticle spacing in the CLC compared to a 2D monolayer of the same nanoparticles on a rubbed substrate or 1D chains in smectic A dislocations. The closer spacing suggests trapping sites within the CLC, where nanoparticles are first localized and then aggregate under van der Waals attraction aided and enhanced by the CLC and mediated by steric forces

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Obeid, Sameh. "Analyse quantitative et qualitative sur puce de vésicules extracellulaires en milieux complexes au sein d'une plateforme nanobioanalytique." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD009/document.

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Abstract:

Les vésicules extracellulaires (VEs) sont des nanovésicules circulantes (30 à 100nm de diamètre) libérées dans l'espace extracellulaire par la plupart des cellules humaines, suite à leur activation ou à leur apoptose. Les VEs se divisent en 3 grandes catégories ; les exosomes (Exo), les microparticules (MPs) et les corps apoptotiques (cAPO). Les VEs sont présentes à l'état physiologique dans les différents fluides biologiques du corps humain et jouent un rôle majeur dans différents processus physio-pathologiques. De nos jours, plusieurs techniques, certaines en routine, sont utilisées pour étudier les VEs. Cependant, aucune d'entre elles ne permet de déterminer à la fois leur concentration, leur taille et leurs caractéristiques biochimiques. Un consensus existe sur la nécessité de combiner des techniques pour disposer enfin d'une caractérisation fine et complète des VEs. Il est d'un intérêt majeur de développer des plateformes analytiques dédiées à ces VEs en vue d'améliorer la qualification des échantillons biologiques et de découvrir de nouveaux biomarqueurs de pathologies humaines ou de bio-indicateurs de suivi thérapeutique.Notre projet consiste à développer une plateforme NanoBioAnalytique (NBA) combinant trois techniques : l'imagerie par Résonance des Plasmons de Surface (SPRi), la Microscopie à Force Atomique (AFM) et la Spectrométrie de Masse (MS). L'enjeu est de développer une interface biopuce-instruments qui permettra d'effectuer des investigations multiphysiques et multiéchelles apportant, en une stratégie globale, les informations plus complètes sur les différentes populations de VEs.[...]Ces travaux ont montré la capacité de notre plateforme à détecter sélectivement, et simultanément, différentes sous-populations des VEs co-existantes dans un échantillon complexe tel que du plasma, en s'appuyant sur l'expression différentielle des marqueurs protéiques membranaires. Les taux de capture se sont avérés être directement corrélés à la concentration des vésicules dans l'échantillon injecté. L'analyse AFM a permis de déterminer la distribution en taille de différentes sous-populations de VEs et permettre une analyse différentielle de la distribution en taille sur la gamme 20 nm - 1000 nm. Enfin, des études protéomiques "sur-puce" ont été également engagées afin de caractériser la composition en protéines des VEs libérées sous différentes conditions. Cette analyse a permis d'établir des premiers profils protéomiques différentiels des VEs dans les échantillons étudiés.La plateforme NBA est une méthode efficace pour caractériser et quantifier les VEs, sans marquage et avec une grande sensibilité, sur une large gamme dynamique (environ 10(7) à 10(12) particules/mL) cohérente avec celle existante en fluide physiologique et sur une plage de taille couvrant 2 décades. Elle s'inscrit parmi les approches les plus prometteuses pour l'investigation des VEs en complément de la cytométrie en flux. La grande adaptabilité de cette méthode d'analyse des VEs ouvre de larges perspectives de déploiement dans les secteurs de la Santé, de l'Environnement et de l'Agro-alimentaire
Extracellular vesicles (EVs) are small vesicles (30 to 1000 nm) released from different cell types, upon activation or apoptosis, and present in most body fluids (Blood, Urine….). Based on the current state of knowledge of their biogenesis and biochemical properties, EVs can be devided into three distinct populations: exosomes (EXO), microparticles (MPs) and apoptotic bodies (APOb). EVs have been found to play important biological roles and are also biomarkers of different pathologies. […] The first step consists of the injection of the samples containing EVs onto the biochip surface. This step is accomplished by SPR technique that allows label-free monitoring of EVs immunocapture onto the surface of a biochip presenting different specific bioreceptors. Following the capture of EVs, a nanometrological investigation of the biochip surface by AFM is engaged to characterize the physical properties of captured vesicles (size, morphology, etc..). Owning a nanometrical resolution, AFM can discriminate between individual EVs and vesicles or protein aggregates, leading to an accurate characterization of individual vesicles. The coupling of SPR technique with AFM was adapted to offer a representative global view of each array of bioreceptors and to measure the size of thousands of individual EVs. A proteomic investigation was also engaged to characterize the proteomic compositions of the different subpopulations of EVs. Such an investigation could contribute to the understanding of EVs biogenesis, biology and pathophysiology. To evaluate the potential of our platform to detect, quantify and characterize nanoparticles, two calibration particles, which cover the lower and upper size range of EVs, were chosen: (i) virus-like particles of 50 nm of diameter, also called CP50, and (ii) protein-functionnalized synthetic beads of 920 nm of diameter, called CP920. The capture tests in SPR showed a specific capture of these two calibration particles with their specific bioreceptors, immobilized onto the biochip surface, regardless the complexity of the media in which they were diluted. Also, a positive correlation was obtained between the capture level, measured by SPR, and the particle 9

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Roland, Thibault. "Microscopie par Plasmons de Surface Localisés : un outil d'imagerie optique non intrusif pouvant couvrir les échelles du nanomètre au micromètre en biologie." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00441957.

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Abstract:

La plupart des microscopies impliquées dans l'étude d'échantillons ou de processus biologiques utilise des marqueurs ou des sondes, qui peuvent modifier artificiellement, plus ou moins fortement, les échantillons observés.Afin de proposer une alternative à ces techniques, un microscope haute résolution à plasmons de surface (le SSPM) a été développé. Les plasmons sont des oscillations collectives des électrons libres d'un métal, dont les conditions de résonance sont très sensibles à la variation d'indice diélectrique à la surface de ce métal. L'utilisation d'un objectif à forte ouverture numérique permet la focalisation de la lumière incidente dans une petite zone de l'interface métal/milieu d'observation, et entraîne ainsi la localisation et la structuration de ces ondes. Enfin, un balayage de la surface est réalisé, permettant de détecter les variations locales d'indice diélectrique de l'échantillon. Tout d'abord, nous présentons le principe expérimental du SSPM, mais aussi la modélisation de sa réponse par l'intermédiaire d'une résolution 3D des équations de Maxwell. Dans un deuxième temps, nous étudions la structure des couches minces d'or déposées par évaporation thermique sur des substrats de verre, et utilisées lors des expériences de microscopie SSPM. Puis nous visualisons dans l'air et dans l'eau, des nanoparticules métalliques et diélectriques, de 10 à 200 nm de diamètre, et montrons qu'il est possible de les différencier suivant leur taille ou leur indice diélectrique. Enfin, nous imageons des nucléosomes (complexes nucléoprotéiques d'environ 10 nm de diamètre) non marqués, ainsi que des fibroblastes dont nous résolvons certaines des sous structures.

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Duval, Aurélien. "Système de biopuces à imagerie plasmonique polarimétrique pour la caractérisation dynamique de l'anisotropie de films nano-fonctionnalisés et nano-structurés." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00426690.

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Abstract:

La biophotonique a permis de nombreuses avancées scientifiques, tant dans le domaine de la compréhension des mécanismes du vivant que dans le domaine de la médecine. Les biopuces optiques sont des outils participants à une plus grande compréhension des interactions biomoléculaires de surface et ont rendu possible le diagnostic génétique à haut débit ou la caractérisation simultanée d'un grand nombre d'interactions protéiques en parallèle. Les biopuces à résonance de plasmon de surface permettent de plus la caractérisation dynamique des interactions biomoléculaires, tout en se passant de l'utilisation de marqueurs fluorescents. L'objectif principal de ce travail a reposé sur la mise au point expérimentale d'un système de biopuces à résonance de plasmon de surface capable de caractériser dynamiquement l'anisotropie résultante de l'orientation moyenne d'édifices biomoléculaires de surface. La validation du système ainsi réalisé a été effectuée au travers de trois applications : l'observation de l'orientation de biomolécules sous l'effet d'un changement de régime fluidique ; la détermination de l'anisotropie induite par un champ électrique sur un assemblage biomoléculaire d'épaisseur nanométrique ; et enfin l'orientation de filaments de billes magnétiques microniques sous l'effet d'un champ magnétique. Le second objectif de ce travail reposait sur l'étude et le développement de nouveaux substrats métalliques structurés latéralement. La perturbation locale du champ évanescent se propageant à la surface du métal a ainsi pu être mis en évidence par le biais d'échantillons micro- puis nano- structurés.

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Pardoux, Éric. "Détection à large spectre de pathogènes bactériens à l'aide de peptides antimicrobiens." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAV026/document.

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Abstract:

L’analyse microbiologique pour confirmer l’absence de bactéries dans des échantillons biologiques normalement sains, comme le sang, est une routine dans de nombreux laboratoires. En effet, la présence de bactéries dans le sang, appelée bactériémie, peut avoir des conséquences très graves, voire mortelles pour le patient. Le protocole standard pour la détection des bactériémies repose jusqu’ici sur l’enrichissement des échantillons sanguins prélevés sur les patients lors de l’hémoculture, afin d’obtenir une population suffisante pour analyse. La lenteur de ce procédé retarde ainsi de parfois plusieurs jours le diagnostic et donc l’adaptation du traitement antibiotique administré au patient. Ces dernières décennies, des techniques comme l’identification par spectrométrie de masse ou les analyses moléculaires, ont permis de diminuer le délai requis pour identifier les pathogènes en cause. Dans ce contexte, l’emploi de biocapteurs est également une alternative. Ce travail propose d’inclure des sondes à large spectre dans un capteur optique par imagerie SPR (résonance de plasmons de surface). Ce système est déjà développé pour la reconnaissance spécifique de pathogènes au cours de leur croissance dans le sang. Les nouveaux ligands proposés et évalués sont les peptides antimicrobiens (PAM). Ces courts peptides cationiques et amphiphiles, présentent l’avantage d’un large spectre d’interaction couplé à une haute stabilité (chimique, thermique et séchage) comparativement aux anticorps employés jusqu’ici. Leur immobilisation sur des prismes SPRI permet d’évaluer simultanément l’affinité de plusieurs PAM à la même souche bactérienne. Les biocapteurs ainsi préparés ont permis de détecter des souches pathogènes d’Escherichia coli et Staphylococcus aureus en milieu de culture simple, comme en plasma et en sang dilué au milieu d’hémoculture. Le système obtenu permet la détection des pathogènes présents à une concentration initiale de l’ordre de 1 UFC.ml-1, en moins de 24 heures et quel que soit le milieu. Enfin, la mise en place d’analyses statistiques multidimensionnelles a abouti à une classification cohérente des espèces ciblées en milieu simple, comme en sang. Ces résultats montrent le potentiel de ce système pour parvenir à développer un biocapteur à large spectre capable à la fois de détecter mais aussi d’identifier par affinité croisée des pathogènes bactériens
Microbiological analysis to confirm the absence of bacteria in normally sterile biological samples, such as blood, is routine in many laboratories. The presence of bacteria in blood, called bacteremia, can have very serious, and even fatal consequences for the patient. So far, the standard protocol for their detection has been based on the enrichment of blood samples collected from patients, thanks to blood culture, in order to obtain a sufficient population for analysis. These procedures are time consuming which sometimes lead to delays in diagnosis and subsequent adaptation of antibiotic treatments by several days. In recent decades, techniques such as mass spectrometry identification or molecular analyses have reduced the time required to identify the pathogens involved. In this context, the use of biosensors is another promising alternative. This work proposes to include wide spectrum probes in an optical sensor using SPR imaging (surface plasmon resonance). This system is already developed for the specific recognition of pathogens during their growth in the blood. The new ligands we propose to evaluate are antimicrobial peptides (AMP). These short, cationic and amphiphilic peptides have the advantage of having a broad spectrum of interaction with bacteria, coupled with high stability (chemical, thermal and drying), especially compared to the antibodies used so far in this technique. Their immobilization on SPRI prisms allows the simultaneous evaluation of the affinity of several AMP to the same bacterial strain. The biosensors based on AMP were able to detect pathogenic strains of Escherichia coli and Staphylococcus aureus in simple culture medium, such as plasma and diluted blood in blood culture medium. The system obtained allows the detection of pathogens present at an initial concentration of about 1 CFU.ml-1, in less than 24 hours and in all assayed media. Finally, the implementation of multidimensional statistical analyses has resulted in a consistent classification of targeted species, in simple culture medium, such as blood. These results show the potential of this system to develop a wide-spectrum biosensor capable of both detecting and cross-referencing bacterial pathogens

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Kholodtsova, Maria. "Spectral, spatial and temporal properties of multilayered epithelial tissue in vivo in presence of metal nanoparticles in multimodal spectroscopy." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0031.

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Abstract:

Le travail de thèse est consacré aux interactions spatio-, temporo- et spectro- résolue de laser avec des tissus biologiques. L'objectif de cette thèse était d'étudier l'influence des nanoparticules colloïdales embarqués dans les tissus biologiques multicouches sur leurs propriétés optiques afin de fournir plus profond et / ou plus précise de sondage. Pour ce faire, les paramètres spectroscopiques intégrales et durée de vie de fluorophore dans les environs de nanoparticules métalliques ont été analysées théoriquement et expérimentalement. L’autre partie de l'étude était de proposer de nouvelles solutions algorithmiques pour l'amélioration de la performance du processus d'estimation des valeurs des propriétés optiques de la résolution spatiale des mesures spectroscopiques. La dernière partie de la thèse est la modélisation expérimentale et théorique de la cinétique de fluorophores en présence des nanoparticules d'or colloïdales. La composante ultra-courte pico-seconde (environ 100 ps) a été résolue et a été corrélée à champ dipolaire forte des nanoparticules qui compense le dipôle de la molécule
The thesis work is devoted to spatially-, temporally- and spectrally- resolved laser and biological tissue interactions. The aim of the present thesis was to investigate the influence of colloidal nanoparticles embedded into multilayered biological tissues on their optical properties in order to provide deeper and/or more precise probing. To do so, the integral spectroscopic parameters and lifetime of fluorophore in vicinity of metal nanoparticles were analyzed theoretically and experimentally. Another part of the study was to propose new algorithmic solutions for improving the performance of the estimation process of the optical properties values from spatially resolved spectroscopic measurements. The last part of the thesis was the experimental and theoretical modelling of fluorophore’s kinetics in presence of colloidal gold nanoparticles. The ultra-short pico-second component (around 100 ps) was resolved and correlated to strong nanoparticles dipole field which is compensating the molecule’s dipole

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Fuchs, Julia. "Etude Physico-chimique des puces à ADN: Stabilité du duplex d'ADN, détection des mutations ponctuelles et au-delà." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00433465.

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Abstract:

Le travail de cette thèse est axé autour de l'observation de la stabilité du duplexe de l'ADN. Exploitant un système de détection en temps réel basé sur le principe de l'imagerie par la résonance des plasmons de surface, nous utilisons des rampes de température pour mettre en évidence les interactions d'ADN sur une biopuce fonctionnalisée. Un premier travail porte ainsi sur une comparaison de chimies de greffages et l'influence du tampon sur la stabilité du duplex d'ADN. Notamment, la salinité du milieu et l'influence d'un dénaturant de l'ADN sont étudiés. Dans un deuxième temps, la méthode des rampes de température est appliquée à la détection des mutations ponctuelles sur des cibles d'ADN et ARN longues, issus de la polymerase chain reaction (PCR) ou la nucleic acid sequence based amplification (NASBA), respectivement. L'effet de compétition entre cibles mutées et l'hybridation à la surface est abordé. De plus, les structures secondaires en solutions peuvent changer la capture des cibles sur les sondes. La possibilité d'intégrer l'amplification dans un système de détection sur puce est démontrée pour la NASBA. Enfin, en collaboration avec le laboratoire des lésions d'acides nucléiques (LAN) au CEA Grenoble, une étude des interactions et de l'activité de protéines réparatrices sur l'ADN endommagé est présentée, profitant, de nouveau du choix flexible de la température.

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Kholodtsova, Maria. "Spectral, spatial and temporal properties of multilayered epithelial tissue in vivo in presence of metal nanoparticles in multimodal spectroscopy." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0031/document.

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Abstract:

Le travail de thèse est consacré aux interactions spatio-, temporo- et spectro- résolue de laser avec des tissus biologiques. L'objectif de cette thèse était d'étudier l'influence des nanoparticules colloïdales embarqués dans les tissus biologiques multicouches sur leurs propriétés optiques afin de fournir plus profond et / ou plus précise de sondage. Pour ce faire, les paramètres spectroscopiques intégrales et durée de vie de fluorophore dans les environs de nanoparticules métalliques ont été analysées théoriquement et expérimentalement. L’autre partie de l'étude était de proposer de nouvelles solutions algorithmiques pour l'amélioration de la performance du processus d'estimation des valeurs des propriétés optiques de la résolution spatiale des mesures spectroscopiques. La dernière partie de la thèse est la modélisation expérimentale et théorique de la cinétique de fluorophores en présence des nanoparticules d'or colloïdales. La composante ultra-courte pico-seconde (environ 100 ps) a été résolue et a été corrélée à champ dipolaire forte des nanoparticules qui compense le dipôle de la molécule
The thesis work is devoted to spatially-, temporally- and spectrally- resolved laser and biological tissue interactions. The aim of the present thesis was to investigate the influence of colloidal nanoparticles embedded into multilayered biological tissues on their optical properties in order to provide deeper and/or more precise probing. To do so, the integral spectroscopic parameters and lifetime of fluorophore in vicinity of metal nanoparticles were analyzed theoretically and experimentally. Another part of the study was to propose new algorithmic solutions for improving the performance of the estimation process of the optical properties values from spatially resolved spectroscopic measurements. The last part of the thesis was the experimental and theoretical modelling of fluorophore’s kinetics in presence of colloidal gold nanoparticles. The ultra-short pico-second component (around 100 ps) was resolved and correlated to strong nanoparticles dipole field which is compensating the molecule’s dipole

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Laurent, Guillaume Christophe. "Etude des plasmons de surface par imagerie Raman." Paris 7, 2006. http://www.theses.fr/2006PA077023.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous proposons de mettre à profit la technique de lithographie par faisceau d'électrons dans le double objectif de mieux comprendre les mécanismes d'exaltation électromagnétiques à l'origine de la diffusion Raman exaltée de surface, tout en étant capable de produire des structures régulières et reproductives, susceptibles de fournir une forte exaltation du champ local. De plus, la relative importance des sections efficaces de diffusion Raman exaltée nous a permis de mettre au point une technique visualisant directement les zones d'exaltation du champ local. L'idée première est que la molécule adsorbée sur la surface est sensible au champ proche et que la détection de sa diffusion Raman exaltée se fait en champ lointain. On peut dire en quelque sorte que la molécule frustre le champ proche pour donner une image de l'exaltation du champ local
In this work, we propose to use electron beam lithography in order to understand, in one hand, the electromagnetic fields enhancement mechanisms leading to surface enhanced Raman scattering and to be able, in the other hand, to make regular reproductible samples that can enhanced near field. Furthermore, the great Raman scattering cross-section eanables us to develop a new setup which can make an image of the near field enhanced areas. The main idea is about the adsorbate molecule which is sensible to the near field, although its enhanced Raman scattering detection is done in far field. We can say that the molecule frustrate the near field in order to give an image of this local field

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El, kazzy Marielle. "Etude fondamentale pour l'optimisation des performances d'un nez bioélectronique basé sur des protéines liant les odorants." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2023. http://www.theses.fr/2023GRALV105.

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Abstract:

La détection de molécules odorantes et de composés organiques volatils (COVs) fait l'objet d'une demande croissante dans divers domaines tels que l’industrie alimentaire, la parfumerie, le diagnostic médical, la surveillance environnementale, etc. Bien que précises et fiables, les méthodes les plus couramment employées - la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse et les panels de nez humain ou encore des nez de chiens dressés- présentent un certain nombre d'inconvénients notamment en termes de coût et de temps. En réponse à ces contraintes, les nez électroniques (NEs) sont alors apparus comme des outils prometteurs pour l’analyse de COVs. Inspirés du nez biologique, ces dispositifs biomimétiques se composent généralement d'un ensemble de capteurs chimiques à réactivité croisée combinés à un système de reconnaissance des formes. Au cours des trois dernières décennies, les nez électroniques ont démontré leur potentiel significatif pour l'analyse des COV dans de nombreux domaines. Toutefois, l'une des principales faiblesses de la plupart des NEs existants est leur sélectivité limitée. Pour répondre à cette problématique, les efforts de recherche se sont multipliés au cours de la dernière décennie pour explorer l'utilisation de matériaux biologiques issu du système olfactif comme matériaux de détection afin d'améliorer les performances des NEs. Dans ce contexte, notre équipe au sein du laboratoire Systèmes Moléculaires et Nanomatériaux pour l'Energie et la Santé (SyMMES, UMR 5819), a conceptualisé un nez bioélectronique utilisant l’imagerie par résonance de plasmons de surface comme technique de transduction et employant de petits peptides comme matériaux de détection. Cette technologie a conduit à la création d'Aryballe, une société qui a réussi à miniaturiser et à commercialiser le dispositif. Ce projet de thèse fait partie du projet ANR OBP-Optinose (ANR-18-CE42-0012) et vise principalement à explorer le potentiel des protéines liant les odorants (OBPs) en tant que nouveaux matériaux de détection pour le développement de nez bioélectroniques.Au cours de la thèse, nous avons utilisé une combinaison d'OBPs de type sauvage et d’OBPs plus sélectives, qui ont été conçues et génétiquement modifiées pour avoir des propriétés de liaison spécifiques pour certains COVs cibles. Notre approche expérimentale consistait à étudier les divers paramètres susceptibles d’impacter les performances des biocapteurs à base d'OBP pour la détection de COVs en phase gazeuse. Ainsi, dans un premier temps, nous avons entrepris une caractérisation complète des couches d'OBP immobilisée en surface. Nous avons commencé par évaluer la stabilité des protéines en phase gazeuse, un élément crucial pour assurer leur activité. Ensuite, nous avons approfondi notre analyse en examinant la densité et l'orientation des OBPs après leur dépôt sur la surface d’or de la puce. Car ces facteurs peuvent impacter la sensibilité de notre système. Nous avons également examiné l’impact du glycérol sur les couches d’OBPs. En outre, nous avons réalisé des recherches approfondies sur le mécanisme d'hydratation des couches d'OBP qui nous ont permis de mieux comprendre comment les conditions d'humidité influencent la réactivité des biocapteurs. Enfin, nous avons démontré les bonnes performances du nez bioélectronique à base d’OBP en phase gazeuse en termes de sélectivité, stabilité et répétabilité
The detection of odorant molecules and volatile organic compounds (VOCs) is the subject of growing demand in various fields such as food industry, perfumery, medical diagnostics, environmental monitoring and so on. Although accurate and reliable, the most commonly used methods - gas chromatography coupled with mass spectrometry and panels of human noses or trained dogs- have a number of drawbacks, particularly in terms of cost and time. In response to these limitations, electronic noses (eNs) have emerged as promising tools for the analysis of VOCs. Inspired by the biological nose, these biomimetic devices generally consist of a set of cross-reactive chemical sensors combined with a pattern recognition system. Over the past three decades, eNs have demonstrated their great potential for VOC analysis in many areas. However, one of the main weaknesses of most existing eNs is their limited selectivity. In response to this problem, research efforts have multiplied over the last decade to explore the use of biological materials from the olfactory system as sensing materials in order to improve the performance of eNs. In this context, our team at the Molecular Systems and Nanomaterials for Energy and Health laboratory (SyMMES, UMR 5819), has conceptualized a bioelectronic nose using surface plasmon resonance imaging as a transduction technique and employing small peptides as sensing materials. This technology led to the creation of Aryballe, a company that has successfully miniaturized and commercialized the device. This thesis project is a part of the ANR project OBP-Optinose (ANR-18-CE42-0012), which aims to explore the potential of odorant binding proteins (OBPs) as novel sensing materials for the development of bioelectronic noses.During the thesis, we used a combination of wild-type and more selective OBPs, which were designed and genetically modified to have specific binding properties for target VOCs. Our experimental approach was to study various parameters that could have an impact on the performance of OBP-based biosensors for the detection of VOCs in the gas phase. First, a complete characterization of the OBP layers after immobilization on surface was carried out. The stability of the proteins in the gas phase was assessed, which is crucial to ensure their activity. The density and orientation of the OBPs were also studied since they may have impact on the sensitivity of the system. In addition, the impact of glycerol and humidity on the OBP layers was investigated. In particular, in-depth research into the hydration mechanism of the OBP layers was carried out, which enabled us to gain a better understanding of how humidity influences the reactivity of the biosensors. Finally, we demonstrated the good performance of OBP-based bioelectronic nose in the gas phase in terms of selectivity, stability, and repeatability

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Beleoken, Ongmessen Elvire. "Approches innovantes appliquées à l’identification des auto-antigènes dans les hépatites auto et allo-immunes." Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA11T048.

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Abstract:

L’hépatite allo-immune post-greffe de moelle osseuse (GMO) est très mal définie. Le premier objectif de notre thèse était d’identifier, par analyse sérologique du protéome, les antigènes (Ag) cibles d’auto-anticorps (Ac) présents dans le sérum de patients. Cinq patients, ayant reçu une GMO, ont développé des troubles hépatiques à l’arrêt du traitement immunosuppresseur, avec des signes histologiques ressemblant à ceux des hépatites auto-immunes (HAI). Avant et pendant l’épisode hépatique, des serums ont été testés sur des immunoblots réalisés avec des protéines nucléaires, cytosoliques, microsomiques et mitochondriales obtenues à partir d’homogénat de foie de rat, séparées par électrophorès bi-dimensionnelle et transférées sur membrane de nitro-cellulose. Après digestion trypsique, les protéines d’intérêt, marquées uniquement ou plus intensément par les sérums en phase d’hépatite, étaient identifiées par spectrométrie de masse MALDI-TOF/TOF et nanoHPLC LTQ-Orbitrap®. Un nombre total de 103 protéines antigéniques a été identifié, parmi lesquelles 12 sont reconnues par les sérums de 3 patients. A l’issue de cette première description immunologique des hépatites allo-imunes post-GMO, nous formulons des hypothèses physiopathologiques permettant d’expliquer l’évolution d’un mécanisme allo-immun vers une réaction auto-immune. En outre, nous recommandons la réduction très progressive des doses d’immunosuppresseur après GMO.La protéine hnRNP A2/B1 est une cible des anticorps anti-nucléaires (AAN) dans le lupus érythémateux disséminé (LED), la polyarthrite rhumatoïde (PR) et l’HAI. Dans la deuxième partie de la thèse, le but était de caractériser les interactions Ag-Ac en fonction de la pathologie, en utilisant la résonance plasmonique de surface par imagerie (SPRi). Trente-neuf peptides chevauchants de 17 acides aminés, couvrant l’ensemble de l’isoforme B1 de la protéine humaine, ont été immobilisés à la surface d’un prisme. Les interactions entre les peptides immobilisés et les sérums de 8 patients de chaque pathologie et de donneurs sains (D) ont été étudiées en temps réel. Les constantes de vitesse de dissociation koff, calculées pendant la phase de dissociation des complexes Ag-Ac formés, reflètent la stabilité de ces complexes.Plusieurs interactions significatives ont été observées : i) avec une stabilité élevée entre P55-70 et les sérums d’HAI par rapport aux contrôles (p= 0.003); ii) avec une faible stabilité entre P118-133 et P262-277 et les serums de LED, P145-160 et les sérums de PR par rapport aux serums D (p=0, 006; p=0,002; p=0,007). Le peptide P55-70 est donc un biomarqueur potentiel dans l’HAI. Les courbes d’interaction et les koff observés après la formation de complexes avec des anticorps anti-IgG et anti-IgM d’une part, et le traitement des sérums par des nucléases d’autre part, montrent que : i) les IgM sont majoritaires et ii) des acides nucléiques, présents ou non selon la maladie auto-immune, participent aux interactions entre les anti-hnRNP B1 et le peptide AA55-70 ainsi qu’entre les autres peptides et les sérums témoins, et contribuent à la stabilité des complexes Ag-Ac. Les résultats de nos travaux et les innovations technologiques en spectrométrie de masse et en SPR permettent d’envisager la mise au point de nouveaux tests pour le suivi des patients atteints d’hépatites auto et allo-immunes
Alloimmune hepatitis following bone marrow transplantation (BMT) is poorly characterized. The first goal of this thesis was to identify antigens (Ag) targets of autoantibodies (auto-Ab) in sera from patients, using serological proteome analysis. Five patients who received an allogeneic BMT developed liver dysfunctions with histological features suggestive of autoimmune hepatitis (AIH) after the withdrawal of immunosuppressive therapy. Before and during the onset of hepatic dysfunction, sera were tested on immunoblots performed with cytosolic, microsomal, mitochondrial and nuclear proteins from rat liver homogenate, resolved by two-dimensional electrophoresis and transferred onto nitrocellulose membranes. After tryptic digestion, antigenic targets were identified by two tandem mass spectrometry techniques: MALDI-TOF/TOF and nanoHPLC LTQ Orbitrap®. A total of 103 different proteins were identified. Twelve of them were recognized by sera from three patients. This is the first immunological description of hepatitis occurring after BMT, enabling a discussion of the mechanisms that transform an alloimmune reaction into an autoimmune response. Any decision to withdraw immunosuppression after allogeneic BMT should be made with caution and hepatic parameters monitored systematically.Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein (hnRNP) A2/B1 is a target for antinuclear autoantibodies in systemic lupus erythematosus (SLE), rheumatoid arthritis (RA), and autoimmune hepatitis (AIH). In the second part of the thesis, the goal was to characterize Ag-Ab interactions as a function of pathology, using surface plasmon resonance imagery (SPRi). Sera from 8 patients from each pathology and healthy donors (D) were passed across a SPRi surface containing 39 overlapping peptides of 17 mers covering the human hnRNP B1. Interactions involving the immobilised peptides were followed in real time and dissociation rate constants koff for each interaction were calculated. koff values reflect the stability of the complex. Several significant interactions were observed: i) high stability (lower koff values) between P55-70 and the AIH sera compared to controls (p= 0.003); ii) lower stability (higher koff values) between P118-133 and P262-277 and SLE sera, P145-160 and RA sera compared to controls (p=0.006, p=0.002, p=0.007). These results indicate that P55-70 of hnRNP B1 is a potential biomarker for AIH in immunological tests.The binding curves and koff values observed after the formation of complexes with anti-IgM and anti-IgG antibodies and after nuclease treatment of the serum indicate that i) IgM isotypes are prevalent and ii) circulating nucleic acids, present or absent according to the autoimmune disorders, participate in the interaction between anti-hnRNP B1 and P55-70 and also between controls and the peptides studied and are involved in antigen-antibody stability. Results from our work as well as promising innovations in mass spectrometry and SPR technologies lead us to consider the development of new tests, usable in monitoring patients with auto and alloimmune liver diseases

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Templier, Vincent. "Exploration de méthodes alternatives pour la détection de bactéries dans le sang." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAS008/document.

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Abstract:

La présence de bactéries dans le sang, un milieu normalement stérile, peut avoir des conséquences graves voire fatales pour l’organisme atteint. Afin de diagnostiquer au plus tôt cette infection, appelée bactériémie, et ainsi administrer le traitement adéquat, il est nécessaire d’identifier les microorganismes isolés à partir du sang. Mais, la nature complexe de ce fluide biologique, associée à la faible charge bactérienne, parfois inférieure à 1 UFC par millilitre de sang ont des conséquences sur les méthodes pouvant être utilisées pour l’identification des bactéries. La plupart d’entre elles ont donc recours à une première étape, l’hémoculture, au cours de laquelle les microorganismes présents dans le prélèvement sanguin de volume important (20-30 mL) vont se multiplier. Leur croissance est facilitée par la dilution du sang dans des milieux de culture dédiés à cette étape particulière. C’est seulement ensuite que l’identification peut débuter. Elle nécessite encore entre 2 et 48 heures et parfois plus, selon les moyens à disposition et les microorganismes impliqués. Réduire considérablement le temps nécessaire à l’identification aurait pourtant des retombées bénéfiques à l’échelle du patient mais aussi plus globalement en réduisant les coûts associés à cette infection et en limitant la pression de sélection exercée par l’emploi d’antibiotiques à large spectre.Au cours de ce travail, l’évaluation d’une stratégie basée sur l’identification des bactéries lors de leur multiplication dans le milieu d’hémoculture est donc proposée. Elle repose sur l’observation en temps réel et sans marquage par Résonance Plasmonique de Surface par imagerie (SPRi) des interactions entre les bactéries et des ligands déposés à la surface d’un capteur. Dans un premier temps, des ligands alternatifs aux anticorps parmi lesquels figurent les aptamères, des protéines de l’immunité innée et la vancomycine sont testés. Suite à cette étude, les anticorps ont été retenus pour poursuivre ce travail. Leur emploi n’est cependant pas dénué de difficultés lorsqu’il s’agit de détecter spécifiquement Staphylococcus aureus, choisi comme l’un des modèles expérimentaux. En effet, la présence de protéine A chez cette bactérie est à l’origine d’interférences sur les immunoglobulines. Différentes stratégies pour s’affranchir de ces effets ont été évaluées, comme le clivage enzymatique des anticorps ou l’emploi d’anticorps de poule pour lesquels la protéine A n’a pas d’affinité. Ces essais aboutissent à des résultats encourageants en milieu de culture simple. L’ajout de sérum humain au milieu a soulevé de nouveaux problèmes pour la détection de cette bactérie. Les résultats montrent qu’en interagissant avec des constituants de l’échantillon sanguin, dont les anticorps, S. aureus devient indétectable par une biopuce à anticorps. Une discussion des moyens possibles pour lever cette inhibition est ensuite proposée. Des expériences de détection d’une autre bactérie, Salmonella enterica sérovar Enteritidis pour laquelle nous disposons d’un anticorps hautement affin et spécifique ont alors été entreprises afin de conclure sur l’employabilité du dispositif dans des conditions proches d’une hémoculture. Des interférences affectant différentiellement les anticorps selon leur point isoélectrique ont ainsi été mises en évidences et l’implication de l’anticoagulant (polyanéthole sulfonate de sodium, SPS) présent dans les milieux d’hémoculture a été démontrée. La résolution partielle de ce problème a finalement permis la détection de 1 UFC.mL-1 de sang dans 32 mL au total démontrant ainsi la possibilité de détecter spécifiquement une bactérie dans des conditions proches d’une hémoculture
The presence of bacteria in the blood, a normally sterile environment, can cause dramatic consequences for an organism. In order to diagnose this infection, called bacteremia, the identification of the microorganism present in blood must be performed. Furthermore, proper diagnosis enables the administration of a suitable antibiotic therapy. Blood complexity as well as the low bacterial load, usually lower than 1 CFU.mL-1, make the diagnosis of this infection quite challenging. Indeed, most identification methods begin only after the blood culture turns positive due to their insufficient sensitivity. For this they require incubation of a large blood sample volume (20 – 30 mL) in specific culture media that allows bacterial growth above their detection limit. Therefore, its increases considerably the time of diagnosis, which usually takes between 2 and 48 hours and sometimes even more time after blood culture positivity depending on the method and the microorganism present in blood. A reduction of the time required for identification would have a positive impact for both the patient and the healthcare systems by reducing selective pressure on resistant bacteria and hospitalization costs by giving proper treatment faster.In this work, the evaluation of a new strategy based on the identification of bacteria during their multiplication in the blood culture is presented. This method is based on Surface Plasmon Resonance imaging (SPRi) which enables real time and label-free measurements of interactions occurring between bacteria and specific probes. Alternative ligands like aptamers, innate immune proteins and vancomycin have been tested. Following this study antibodies have been chosen as the major specific probes in this work. Nonetheless, the presence of the staphylococcal protein A leads to false-positive results in all immunoglobulin G (IgG). Enzymatic cleavage to remove the constant fragment of antibody where protein A interacts and the use of chicken antibodies (IgY) for which protein A has no affinity have been evaluated. Both methods allow to get rid of protein A interactions in pure culture media. But the presence of human serum in the media results in the total loss of signal. Our results show that interactions between blood components and staphylococcal proteins exposed at the bacterial surface, including the interactions between protein A and circulating antibodies, are responsible for this phenomenon. Solutions to alleviate this inhibition are discussed and tested. Detection experiments of another bacterial model, Salmonella enterica serovar Enteritidis in blood culture media are presented. The crucial role played by the anticoagulant Sodium Polyanethole Sulfonate in non-specific interactions on antibodies is demonstrated. These interactions leading to a total loss of specificity for some antibodies are influenced by the isoelectric point (pI) of the probes which interact with this anionic compound and then attract blood components. After the partial resolution of this issue, we show the feasibility of detecting less than one bacteria per blood milliliter in a total volume of 32 milliliters, conditions close to real blood culture

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Jimenez, Alvaro. "Développement de nanoréseaux pour un biocapteur de résonance par plasmons de surface." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2008. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1457.

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Abstract:

Le présent travail de maîtrise montre l'analyse étape par étape du procédé pour la construction d'un réseau de diffraction à échelle nano pour un biocapteur basé sur le phénomène de résonance par plasmons de surface «SPR». Après une brève description de ce phénomène et son application dans un projet conjoint entre l'Université de Sherbrooke et l'Université McGill, le document montre trois objectifs principaux: l'analyse du procédé de lithographie avec soulèvement pour réussir à faire la construction du réseau, l'exploration de la technique de gravure par faisceau ionique et une proposition d'amélioration pour le biocapteur complet basé sur l'expertise technique dans les procédés de lithographie. L'approche lithographique avec soulèvement est analysée étape par étape afin de montrer les différentes contraintes trouvées et les éléments où il est possible d'améliorer les résultats. Les étapes de nettoyage et soulèvement ont besoin de plus de soins dans la manipulation de l'échantillon. L'emploi d'une ou deux couches de résine dépend du taux d'humidité de l'environnement. Ces conditions sont préalables afin d'augmenter le taux de succès de résultats à la fin de tout le procédé. Le projet du biocapteur a imposé des contraintes dans une étape critique de fabrication. Le défi le plus important a été de réaliser le nanoréseau malgré les restrictions imposées. D'autre part, les conditions initiales ont changé au cours du projet. Le procédé a dû être adapté rapidement pour satisfaire les nouvelles circonstances. Le chapitre avec l'analyse de procédé de gravure traite du changement spécifique d'une seule étape à la fin du procédé développé pour l'approche lithographique avec soulèvement. Dans ce cas, l'exploration est limitée à l'étude des résultats dans cette étape particulière parce que les autres étapes de fabrication comportent les mêmes conditions vues dans la section de lithographie. Les techniques de nanofabrication apprises et l'analyse de la littérature constituent la basse pour la proposition de construction d'un nouveau biocapteur. Une étude plus approfondie des détails techniques devra être faite dans une étape ultérieure. La conclusion montre que les objectifs ont été atteints. Deux de trois objectifs ont donné de résultats positifs et seulement la gravure est un procédé qui n'est pas conseillé dans la fabrication du biocapteur.

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Robert, Hadrien. "Optical heating of gold nanoparticles and thermal microscopy : applications in hydrothermal chemistry and single cell biology." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0131/document.

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Abstract:

L’étude de phénomènes thermiques à l’échelle microscopique peut s’avérer compliquée à mettre en place, principalement à cause de l’absence de technique de mesure de température fiable. Dans ce contexte, une technique de mesure de température appelée TIQSI a été développée au sein de l’Institut Fresnel. Dans l’objectif d’étudier des phénomènes thermo-induit à l’échelle microscopique, j’ai monté un microscope capable de contrôler et de quantifier une élévation de température à l'aide de TIQSI et de nanoparticules d’or. Différents phénomènes ont ainsi pu être étudiés.La synthèse hydrothermale regroupe les réactions chimiques utilisant de l’eau liquide à des températures plus élevées que la température d’ébullition. L’utilisation de nanoparticules permet d’avoir de l’eau liquide à des températures supérieures à 100°C (état métastable). J’ai pu ainsi effectuer des réactions de synthèse hydrothermale sans autoclave ce qui constitue un nouveau concept en chimie de synthèse.Une cellule vivante peut-être endommagée par un stress de chaleur ce qui peut détériorer ses protéines. En réponse à ce stress, la synthèse de HSP permet la réparation des protéines endommagées. J’ai pu étudier la dynamique de réponse des HSP ce qui a permis d’illustrer l’intérêt d’une chauffe locale et de TIQSI pour ce genre d’expérience.Une autre application mêlant le surchauffage de l’eau liquide et la biologie a été abordée. Les organismes hyperthermophiles vivent à de très hautes températures (80-110◦C). J’ai pu durant mes expériences observer le déplacement d’hyperthermophiles. Cette avancée constitue les prémices d’expériences plus ambitieuses comme l’étude de l’interaction entre hyperthermophiles
Nowadays, thermal experiments at the microscopic scale remain challenging to conduct due to the lack of reliable temperature measurment techniques. To solve these problems, a label-free temperature measurement technique called TIQSI has been developed in the Institut Fresnel.With the objective to study new thermal-induced effects on the microscale using TIQSI, I built a microscope aimed to control heat diffusion on the microscale using nanoparticle. Thus, I could study different phenomena in chemistry and biology.Hydrothermal methods in chemical synthesis rely on the use of superheated liquid water as a solvent. It has been shown that gold nanoparticles can be used superheated water in a metastable state. I managed to conduct hydrothermal chemistry experiments using thermoplasmonics without autoclave which represents a new paradigm in chemistry.A living cell can be damaged by a heat stress which can misfold its proteins. To response to this stress, the HSP synthesis enables the reparation of misfolded proteins. I could study the heat stress response of HSP at short time scale which allowed me to illustrate the interest of using TIQSI and a local heat.As an application mixing superheating water and biology, I studied organisms that are able to live at high temperature (80-110°C) namely hyperthermophiles. Motion of these organisms has been studied without autoclave which paves the way to more sophisticated experiments such as the interaction between hyperthermophiles

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Bourassa, Philippe. "Étude de la signalisation du récepteur opioïdergique mu par la résonance des plasmons de surface." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2014. http://hdl.handle.net/11143/5370.

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Abstract:

Encore aujourd'hui, la majorité des analgésiques utilisés en clinique pour le traitement des douleurs modérées à sévères ciblent le récepteur opioïdergique mu (MOP). Toutefois, l'usage répété d'opiacés s'accompagne de plusieurs effets secondaires, comme la constipation, la nausée et la sédation. De plus, il est maintenant bien établi que les différents agonistes de MOP n'ont pas tous le même potentiel analgésique autant qu'ils n'activent pas tous les mêmes cascades de signalisation à un niveau similaire. Ce dernier concept est connu sous l'appellation de sélectivité fonctionnelle. Une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires menant respectivement à l'effet analgésique et aux effets secondaires devrait ainsi permettre de développer de nouveaux candidats présentant un effet thérapeutique tout en s'accompagnant de peu d'effets secondaires. La signalisation intracellulaire est habituellement caractérisée via l'utilisation de méthodes ne permettant l'analyse que d'un seul paramètre, tels que la mesure de la mobilisation du calcium intracellulaire ou encore la production d'AMPc. Or, l'étude de la sélectivité fonctionnelle requiert plutôt une approche permettant d'évaluer les réponses cellulaires globales suivant l'activation d'un récepteur. Dans cette optique, plusieurs biosenseurs sans marqueurs ont récemment été développés afin de répondre à ce besoin. Dans cette étude, nous avons donc utilisé la spectroscopie par résonance des plasmons de surface comme approche sans marquage pour étudier la signalisation de MOP suivant son activation par la morphine et le DAMGO, deux agonistes présentant des propriétés de signalisation nettement distinctes. Plus précisément, trois voies de signalisation de MOP ont été ciblées, soit le couplage aux protéines G, l'activation de ERK1/2 et l'internalisation du récepteur. Malgré le fait que les signaux SPR de la morphine et du DAMGO ne montrent aucune différence notable, les résultats obtenus démontrent que la SPR est une technique très sensible pour étudier la signalisation suivant l'activation de MOP. À cet effet, nos résultats montrent que les signaux SPR sont initiés par l'activation de la protéine Gαi et que les niveaux d'AMPc ainsi que les kinases ERK1/2 contribuent grandement au signal SPR. Finalement, nos résultats démontrent que certains antagonistes de MOP se comportent plutôt comme des agonistes partiels ou inverses.

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Brenet, Sophie. "Développement et optimisations d'un nez électronique basé sur l'imagerie de résonance de plasmons de surface." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY089.

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Abstract:

Les nez électroniques sont aujourd’hui des candidats prometteurs pour une analyse sur le terrain et à bas coût d’échantillons de composés organiques volatils (COV). Cependant, ces techniques ont encore certaines limitations. L’utilisation d’un nombre restreint de récepteurs empêche une différenciation sélective des COV. Un manque de fiabilité causé par des pollutions des récepteurs freine leur utilisation pour de nombreuses applications. Dans ce contexte, un nez électronique basé sur l’imagerie de résonance de plasmons de surface (SPRI) est développé pour la détection de COV en phase gazeuse. Ce système est doté d’un large réseau de récepteurs constitués par autoassemblage de molécules organiques et de peptides. La transduction optique par SPRI offre un suivi en parallèle d’un grand nombre d’interactions, et ce en temps réel. L’objectif est d’assurer la meilleure résolution chimique possible pour différencier de manière fiable les COV. Dans ce but, différentes stratégies sont explorées pour améliorer la sensibilité, la sélectivité ainsi que la stabilité des mesures. Grâce à ces optimisations, notre système présente une sélectivité élevée pour un grand nombre de COV. Les COV sont différenciés en fonction de leur nature chimique et de leur structure. Une bonne répétabilité et une stabilité d’au moins deux mois sont obtenues. De premiers tests montrent que notre instrument est également efficace pour l’analyse d’échantillons plus complexes
Electronic noses are promising candidates for low-cost field monitoring of volatile organic compounds (VOCs). However, these techniques are still challenged with limitations. The use of a limited number of receptors prevents selective VOCs differentiation. A lack of reliability caused by pollution of receptors hinders their use for many applications. In this context, an electronic nose based on surface plasmon resonance imaging (SPRI) is developed for the detection of VOCs in the gas phase. This system consists of a broad array of receptors obtained by the self-assembly of organic molecules and peptides. SPRI optical transduction provides multiplexed monitoring of a large number of interactions in real time. The objective is to ensure the best possible chemical resolution to reliably differentiate VOCs. To this end, different strategies are explored to improve the sensitivity, selectivity and stability of the measurements. Thanks to these optimizations, our system offers a high selectivity for a large number of VOCs. VOCs are differentiated according to their chemical nature and structure. A good repeatability and a stability of at least two months are obtained. Preliminary tests show that our instrument is also effective for the analysis of more complex samples

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Le, Nader Victor. "Approche expérimentale et théorique de la diffusion Raman exaltée : résonance des plasmons de surface et effet de pointe." Phd thesis, Université de Nantes, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00559365.

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Abstract:

Ce travail de thèse s'articule autour des phénomènes d'exaltation de la diffusion Raman grâce aux propriétés optiques des métaux nobles (Or et Argent). Des expériences de Spectroscopie Raman Exaltée de Surface (SERS : Surface Enhanced Raman Spectroscopy) et de Spectroscopie Raman Exaltée par sonde locale (TERS : Tip Enhanced Raman Spectroscopy) ont permis l'exploration des ces phénomènes. Le premier volet de ce travail a consisté en la préparation de substrats « SERS-actifs » et en l'analyse de leurs pouvoir exaltant. Trois types de substrats ont été élaborés au laboratoire afin d'étudier les paramètres d'influence (structuration de la surface, longueur d'onde et polarisation de la lumière incidente, nature du métal, etc...). Le second volet du travail a été consacré à la mise en place d'un dispositif TERS. La conception des pointes métalliques a fait l'objet d'une attention particulière. De plus, un module a été élaboré afin d'associer un système de nano-positionnement de la pointe à un Raman confoncal commercial. Ce module a aussi été conçu pour permettre de focaliser le faisceau laser à l'extrémité de la nano-sonde métallique. La conception des outils ainsi que la compréhension des résultats expérimentaux sont corrélés à une analyse numérique. Les sources électromagnétiques (plasmons de surface et effet de pointe) de l'amplification de la diffusion Raman sont étudiées avec l'appui de simulations numériques par la méthode des éléments finis. Enfin les aspects chimiques des phénomènes d'exaltation sont abordés par DFT (Density Functiunal Theory).

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Goffard, Julie. "Etude du couplage entre des nanocristaux de silicium et des plasmons de surface localisés." Thesis, Troyes, 2014. http://www.theses.fr/2014TROY0012/document.

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Abstract:

La découverte de la photoluminescence du silicium sous sa forme nanométrique a ouvert la voie de l’utilisation du silicium dans les composants optoélectroniques. Cependant cette photoluminescence reste trop peu efficace et de nombreuses recherches portent aujourd’hui sur l’amélioration des propriétés optiques du silicium. Ce travail de thèse s’intéresse particulièrement à l’utilisation de plasmons de surface localisés afin d’améliorer les propriétés optiques de nanocristaux de silicium. Grâce au contrôle de tous les paramètres géométriques des nanocristaux de silicium et des nanoparticules métalliques lors de la fabrication des échantillons, il a été possible d’étudier les phénomènes physiques du couplage entre ces deux objets. Une modification de l’émission des nanocristaux de silicium en fonction de la distance, de la taille et de la nature des nanoparticules métalliques a été étudiée. Grâce au développement de différentes techniques de caractérisation optique, il a été possible de montrer que la photoluminescence des nanocristaux de silicium était modifiée à la fois spectralement et spatialement par les plasmons de surface localisés. Ce travail montre que grâce aux plasmons de surface localisés il est possible de grandement améliorer la photoluminescence des nanocristaux de silicium et ainsi il est possible d’imaginer de nouveaux composants optoélectroniques à base de silicium et de plasmons
The discovery of photoluminescence of nanometric silicon paves the way to use silicon in optoelectronic devices. However this photoluminescence remains low and a lot of works aim at improving silicon optical properties. In this dissertation we study localized surface plasmons to improve optical properties of silicon nanocrystals. Thanks to the control of all geometrical parameters of silicon nanocrystals and metallic nanoparticles during the fabrication process, the coupling process between these two objects has been studied. The modification of silicon nanocrystals emission as a function of the distance, the size and the nature of metallic nanoparticles has been investigated. Thanks to the development of experimental optical characterization techniques we showed that silicon nanocrystals photoluminescence is modified both spectrally and spatially by localized surface plasmons. This work shows that it’s possible to enhance silicon’s optical properties and thus to devise optoelectronic devices with silicon and plasmons

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Jimenez, Alvaro. "Une biocapteur à base de résonance de plasmons de surface intégré monolithiquement avec une source d'excitation." Thèse, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/8178.

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Abstract:

Le champ biomédical n’a pas échappé à l’évolution de la technologie, elle cherche aussi à intégrer plusieurs fonctions dans un espace restreint. Un des points forts du développement est la massification de points de service, afin d'obtenir un diagnostic rapide des maladies. Le diagnostique aux premières étapes de son évolution permettra réduire considérablement les coûts associés aux traitements des patients. Le présent document exprimera une alternative à l'évolution de la technologie des biocapteurs qui sont basés sur le phénomène optique appelé résonance par plasmons de surface. Ce projet de recherche vise l’étude de l’intégration monolithique des deux tiers des composants principaux qui conforment normalement à ce type de biocapteurs optiques. Tandis que d'autres projets de recherche ont centré leurs travaux sur l’intégration de la surface de réaction et le détecteur, notre travail a pris en compte l’intégration de la source de lumière et la surface de réaction biologique. Deux types de sources ont été employés au moment de faire la conception, l’étude de matériaux, la fabrication et la caractérisation de la performance de notre dispositif. La première source a employé des puits quantiques à l’intérieur d’une gaufre de GaAs qui nécessitait un pompage optique pour son fonctionnement. La deuxième source a eu une gaufre commerciale employée pour la fabrication des diodes d’émission lumineuse verticale, qui a dû être excitée par un courant électrique. On a découvert que les deux types de sources sont complémentaires. La source avec des puits quantiques a démontré une amélioration de la performance en comparaison à notre système commercial de référence. La deuxième source a démontré la faisabilité d’intégration monolithique en permettant se rapprocher à la fabrication d’un prototype commercial. La porte reste donc ouverte pour la poursuite du développement de cette technologie en cherchant un nouveau système employant ces deux sources, mais usant de meilleures caractéristiques.

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Chamtouri, Maha. "Etude exhaustive de la sensibilité des Biopuces plasmoniques structurées intégrant un réseau rectangulaire 1D : effet de la transition des plasmons localisés vers les plasmons propagatifs." Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA112060/document.

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Abstract:

Malgré leurs contribution dans plusieurs domaines, les biopuces à lecture plasmonique conventionnelles basées sur l'utilisation d’un film métallique plan d'or, sont limitées en terme de sensibilité surtout quand il s'agit de détecter des molécules de faible masse molaire à l’état de trace.Dans ce cadre, nous étudions numériquement et expérimentalement le potentiel de détection d’interactions biomoléculaires d’une nouvelle génération de biopuces à lecture plasmonique intégrant un film métallique micro-nano-structurée en réseau rectangulaire 1D. L’étude numérique développée met en œuvre une méthode hybride, basée sur la combinaison de deux méthodes classiques : la méthode des éléments finis et la méthode modale de Fourier. Grâce à ce nouvel outil numérique, nous présentons une cartographie exhaustive du potentiel de détection d’une couche biologique, en variant les paramètres de la structuration liés aux dimensions du réseau. La réponse de la biopuce à l’accrochage de biomolécules est ensuite interprétée théoriquement par les différents phénomènes plasmoniques notamment les «points chauds» et les bandes plasmoniques interdites. Nos calculs soulignent l'importance de l’exploitation du confinement de la lumière à travers la structuration sub-longueur d’onde des surfaces plasmoniques. Ceci permet non seulement d’optimiser les paramètres géométriques afin d’améliorer la sensibilité vis-à-vis de la réponse d’une biopuce conventionnelle, mais aussi de mettre en évidence la transition entre le régime où les plasmons propagatifs dominent et le régime où les plasmons localisés dominent. De nouvelles figures de mérite sont introduites pour évaluer les performances des biopuces structurées.Cette étude montre également que de nouvelles opportunités pour améliorer davantage la bio-sensibilité sont offertes, si la localisation de biomolécules peut être effectuée dans les régions où le champ électrique est amplifié et confiné
Surface plasmons resonance imaging with continuous thin metallic films have become a central tool for the study of biomolecular interactions. However, in order to extend the field of applications of surface plasmons resonance systems to the trace detection of biomolecules having low molecular weight, a change in the plasmonic sensing methodology is needed. In this study, we investigate theoretically and experimentally the sensing potential of 2D nano- and micro- ribbon grating structuration on the surface of Kretschmann-based surface plasmon resonance biosensors when they are used for detection of biomolecular binding events. Numerical simulations were carried out by employing a fast and novel model based on the hybridization of two classical methods, the Fourier Modal Method and the Finite Element Method. Our calculations confirm the importance of light manipulation by means of structuration of the plasmonic thin film surfaces on the nano- and micro- scales. Not only does it highlight the geometric parameters that allow the sensitivity enhancement, and associated figures of merit, compared with the response of the conventional surface plasmon resonance biosensor based on a flat surface, but it also describes the transition from the regime where the propagating surface plasmon mode dominates to the regime where the localized surface plasmon mode dominates. An exhaustive mapping of the biosensing potential of the nano- and micro- structured biosensors surface is presented, varying the structural parameters related to the ribbon grating dimensions. New figures of merit are introduced to evaluate the performance of the structured biosensors. The structuration also leads to the creation of regions on biosensor chips that are characterized by strongly enhanced electromagnetic fields. New opportunities for further improving the bio-sensitivity are offered if localization of biomolecules can be carried out in these regions of high electromagnetic fields enhancement and confined

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Béland, Rémy. "Développement d'un biocapteur couplant la résonance des plasmons de surface et la microcalorimétrie pour le suivi des interactions moléculaires à l'interface liquide/solide." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2013. http://www.theses.fr/2013ECDL0040/document.

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Abstract:

Dans un avenir proche, les dispositifs de détection médicaux miniaturisés en temps réels (lab-on-chip) seront au centre de la révolution des méthodes de diagnostics médicaux et d’identification des processus biologiques et cela, autant au niveau clinique qu’au niveau de la recherche. Pour y arriver, il est important de développer des chimies de surface stables et spécifiques, ce qui demande une compréhension des interactions intermoléculaires à l’interface liquide/solide. Pour bien comprendre ces interactions, il est important de développer des instruments adaptés à la mesure près de l’interface liquide/solide des différentes caractéristiques à identifier. Ce projet de recherche présente la conception, la fabrication et les expériences tests d’un capteur multimodal pour l’identification de processus biologiques à l’interface basés sur des technologies de résonance des plasmons de surface (SPR) et de microcalorimérie. Ces deux technologies mises ensemble vont permettre d’effectuer des mesures de la cinétique des interactions ainsi que des caractéristiques thermodynamiques. En premier lieu, les caractéristiques d’une interaction intermoléculaire à l’interface d’une réaction d’hybridation d’ADN furent définies afin d’en déduire un cahier des charges pour les transducteurs. Suite à cela, la conception des transducteurs microcalorimétrique et SPR furent réalisés en tenant compte des contraintes de chacun des transducteurs. Suite à la conception théorique des différentes parties du capteur, un procédé de fabrication compatible avec les méthodes de fabrication standard de la microélectronique fut défini et testé. Afin de s’assurer de la fonctionnalité des dispositifs ainsi fabriqués, des tests de fonctionnalisation de surface furent appliqués sur les échantillons afin de tester la compatibilité du procédé de fonctionnalisation avec les méthodes de fabrication et avec une chimie de surface type. Pour terminer, un système de mélange actif fut testé et caractérisé avec le dispositif de microcalorimétrie afin de s’assurer qu’il était possible de mélanger les fluides avec les produits biologiques pour s’assurer de la qualité de la réaction de surface. Le système développé pourra être utilisé pour effectuer la mesure d’hybridation d’ADN à l’interface. Le système intègre deux modalités permettant la caractérisation en temps réel des interactions intermoléculaires à l’interface liquide/solide. Ce type de système permet la mesure de la cinétique de différents modèles biologiques tels que les puces à sucre encore certains récepteurs cellulaires ou la mesure de conformation moléculaire à l’interface. Des mesures d’oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase sont montrées
To begin with, the characteristics of a DNA hybridization intermolecular interaction at the interface were defined in order to deduce the specifications for our transducers. Following this, the SPR and microcalorimetric transducer will be design by taking into account the constraints of each one. Following the theoretical design of the sensor, a manufacturing process compatible with standard methods of microelectronics manufacturing was tested and identified. To ensure the functionality of the devices, a test of surface functionalization on the sensor was applied to test the compatibility of the manufacturing process with the surface functionalization methods. Finally, a system of active mixing was tested and characterized with a microcalorimetric device to ensure it was possible to mix fluids with organic products to be sure of the quality of the surface reaction. The system developed can be used to mesure DNA hybridization at the interface. This system incorporates two modalities for real-time characterization of intermolecular interactions near the solid/liquid interface. This type of system allows the kinetic measurement of different biological models such as cellular receptors or it is possible to have some molecular measure conformation near the interface. Oxidation of glucose with the enzyme glucose oxidase was shown to present the possibility to measure a biological interaction

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Brioude, Arnaud. "Couches ultra minces d'oxydes préparées par voie sol-gel : étude par résonance de plasmon de surface." Lyon 1, 2001. http://www.theses.fr/2001LYO10170.

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Abstract:

On a réalisé un dispositif d'excitation de couches diélectriques ultra minces (épaisseur entre 1 et 10 nm) par résonance de plasmon de surface. Ce dispositif permet dans un premier temps de déterminer l'indice optique et l'épaisseur de telles couches. Ces films de différents matériaux (TiO2, ZrO2, HfO2,SiO2) sont préparés par la méthode Sol-Gel (dépôt par trempage-tirage). Les échantillons sont formés de l'empilement suivant : substrat (RPyrex, indice 1,477 à 546,1 nm), couche d'argent (évaporation sous vide classique de 50 nm) et couche diélectrique, objet de l'étude. On a mis en place un code de calcul matriciel qui a permis dans un premier temps de préciser les caractéristiques précédentes des échantillons en vue de l'optimisation du couplage optique et dans un second temps de traiter les spectres expérimentaux par ajustement. Pour chaque matériau, on a conduit cette étude optique en fonction des paramètres d'élaboration : dilution de la solution de départ (contrôle de l'épaisseur de la couche déposée), durée (de quelques minutes à quelques dizaines de minutes), température (entre 300°C et 750°C) et mode de recuit (lampe Infra-Rouge ou four tubulaire). On a mené parallèlement une étude structurale par Microscopie Electronique en Transmission afin de préciser les paramètres thermiques des premiers stades de la cristallisation et la nature des phases cristallines qui apparaissent dans cette géométrie particulière de couches ultra minces. Un deuxième dispositif a été conçu pour conduire des études de spectroscopie Raman et de luminescence excitées par plasmons de surface. Les résultats sont reliés à ceux des études structurales et l'efficacité du renforcement Raman est discutée, ainsi que la forme de la luminescence de nanocristaux de CdSe noyés dans une matrice de silice en fonction de la longueur d'onde d'excitation et de l'épaisseur des couches. Ce même dispositif est couplé à un microscope AFM et une étude de la force d'interaction pointe-échantillon est présentée en fonction de l'exication par plasmons de surface et de l'environnement (air-eau) en vue d'une application à l'étude de molécules d'intérêt biologique.

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Maillart, Emmanuel. "IMAGERIE PAR RESONANCE DES PLASMONS DE SURFACE POUR L'ANALYSE SIMULTANEE DE MULTIPLES INTERACTIONS BIOMOLECULAIRES EN TEMPS REEL." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006480.

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Abstract:

Les besoins actuels grandissants pour l'analyse des interactions biomoléculaires nécessitent le développement de systèmes automatisés à forte capacité et haut débit comme la microscopie de fluorescence qui reste une méthode de prédilection. Bien que les méthodes directes (sans marquage des molécules à analyser) présentent une sensibilité plus faible que celles utilisant des marqueurs, leurs nombreux avantages (suivi en temps réel, préparation simplifiée des échantillons) sont des atouts d'importance pour l'analyse quantitative des interactions biomoléculaires. En outre, l'imagerie en résonance des plasmons de surface permet de mesurer simultanément de nombreuses interactions comme les méthodes avec marqueurs. Pour élaborer un tel dispositif, nous avons d'abord identifié les différents paramètres critiques, susceptibles d'être améliorés, comme la nature de la couche métallique. L'utilisation du capteur ainsi développé repose en grande partie sur la chimie de surface: nous avons choisi la synthèse électrochimique de films de polypyrrole qui permet, de manière contrôlée et structurée, une fonctionnalisation simple et robuste de plots contenant diverses molécules. Parallèlement, nous avons développé un programme d'acquisition d'images dont le traitement permet de suivre en temps réel les réactions biomoléculaires sur chaque plot et d'en extraire constantes d'association, de dissociation et d'affinité entre molécules. Enfin, nous avons démontré les possibilités d'application de ce système à l'étude de maladies héréditaires ou du cancer à travers des interactions ADN/ADN (K-ras), ADN/protéines (p53), protéines/protéines (hCG) et oligosaccharides/protéines (HP6/SDF-1).

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Lisi, Samuele. "Approches innovantes basées sur la Résonance des Plasmons de Surface pour le diagnostic biomoléculaire de la maladie d’Alzheimer." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAV003/document.

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Abstract:

La maladie d’Alzheimer est une pathologie neurodégénérative qui amène à une perte progressive de la mémoire et cause des changements comportementaux. Selon plusieurs théories, le développement de cette maladie est associé à l’accumulation du peptide amyloïde beta et de la protéine tau dans des zones précises du cerveau humain. A l’heure actuelle, les approches thérapeutiques testées sont fondées sur l’hypothèse de la cascade amyloïde, mais les résultats n’ont pas été jugés suffisamment efficaces. Pour augmenter les chances de succès des traitements thérapeutiques existants, de meilleures techniques pour un dépistage précoce de l’Alzheimer semblent nécessaires. De ce fait, dans cette thèse, des stratégies innovantes pour l’analyse d’un des biomarqueurs de la maladie d’Alzheimer sont proposées. En particulier le projet porte sur l’analyse de la protéine tau avec des biocapteurs basés sur la Résonance de Plasmons de Surface (SPR). L’augmentation du niveau de ce biomarqueur dans le Liquide Céphalo-Rachidien (LCR) est déjà indicateur d’un processus de neurodégénérescence. De plus, si la mesure de la protéine tau est combinée à celle d’autres biomarqueurs de la pathologie (i.e. : amyloïde beta), les possibilités de dépistage sont fortement augmentées. Les travaux ont portés sur deux aspects : initialement l’interaction antigène-anticorps a été exploitée pour développer un immunocapteur pour la protéine tau. En utilisant cette technologie, nous avons pu caractériser les paramètres analytiques de l’essai direct (avec un seul anticorps) et ceux de l’essai sandwich (avec deux anticorps complémentaires). Dès ces premières approches, nous avons remarqué le besoin d’augmenter la sensibilité de la méthode SPR développée. En effet la limite de détection pour l’essai sandwich était de l’ordre du nM, alors que les niveaux de tau dans le LCR sont de l’ordre du pM. L’utilisation de nanotechnologies, en particulier des nanotubes de carbone, a permis d’atteindre des niveaux proches du pM, avec de bonnes performances en terme de répétabilité de l’essai.Une approche alternative a été conçue dans la deuxième partie du projet. Elle était consacrée à la sélection d’un aptamère pour la protéine tau, afin d’exploiter les avantages de cette classe de récepteurs par rapport aux anticorps. Pour accomplir cet objectif, deux stratégies de sélection ont été mises en place. Premièrement la sélection traditionnelle (SELEX, Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment) a été appliquée en utilisant l’Electrophorèse Capillaire (EC) comme moyen de séparation. Bien que de nombreuses conditions aient été modifiées, avec le SELEX traditionnel nous n’avons pas observé une évolution significative de l’affinité entre les séquences d’ADN et la protéine tau. Dans la deuxième approche nous avons utilisé la même méthode de séparation pour mener la sélection à travers l’EC-Non-SELEX. En utilisant cette méthode, où les étapes de PCR étaient réduites, une évolution positive a été observée après seulement trois rounds. En effet cinq séquences parmi celles issues du dernier round ont montré une affinité supérieure pour la cible par rapport à la banque. Néanmoins le nombre de séquences analysées à la fois par SPR et par anisotropie de fluorescence reste extrêmement limité par rapport au pool initial. Même si ceci semble être une limite, ce travail est le premier où les aptamères sont appliqués à l’analyse de la protéine tau. Le potentiel de cette classe de récepteurs reste en grande partie inexploré, ce qui laisse entrevoir des améliorations possibles de l’affinité grâce à de meilleurs processus de sélection et au développement de nouveaux outils bioinformatiques.En conclusion la SPR grâce à ses caractéristiques jouera un rôle fondamental dans les prochaines années pour l’analyse des biomarqueurs et pour le screening de nouvelles molécules, qui seront l’objet de futurs essais cliniques pour limiter l’agrégation de la protéine tau
Alzheimer’s disease (AD) is a widespread pathogenic condition causing memory and behavior impairment mostly in elderlies because of the accumulation of amyloid beta peptide and tau protein in human brain. Current therapeutic approaches, based on the amyloid hypothesis, are unable to arrest the progression of the disease, hence early diagnosis is crucial for an effective intervention. Based on the updated criteria for AD probable diagnosis, and considering the limits associated with the actual analytical techniques, my work in this thesis was dedicated to develop novel strategies for AD diagnosis. The whole project focused on the analysis of tau protein by Surface Plasmon Resonance (SPR) biosensing. Such protein is well known for being relevant as neurodegenerative marker. In particular if the measurement of tau is associated with that of the amyloid beta peptide and that of the phosphorylated tau, the clinical specificity of this protein become significant to detect Alzheimer. Two aspects were studied; first of all an immunosensor was developed taking advantage of the well-established antigen-antibody interaction. After characterization of the analytical parameters of the direct assay (with primary antibody), a sandwich assay (using two monoclonal antibodies mapping on different analyte i.e. protein tau epitopes) was developed, allowing very low sensitivity to be obtained in artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF). In particular to enhance the analytical signal Carbon Nano Tubes (CNTs) were used. Secondly, the research was focused on the selection of aptamers for tau. To this aim two SELEX (Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment) methods were compared, both based on Capillary Electrophoresis (CE) for partitioning step of the process. Whether with CE-SELEX (first method), no significant affinity improvement was measured, using the CE-Non-SELEX (second method) affinity of the DNA library for tau protein was consistently improved. After isolation of a limited population of aptamer candidates, five sequences were chosen to be analyzed for their affinity for the target. Fluorescence Anisotropy (FA) measurements and SPR highlight similar behavior for the selected sequences, despite the detection principles of these techniques are significantly different. In conclusion the work highlight versatility of SPR technology used both for quantitative analysis and for new selected aptamers characterization in terms of affinity for the analyte tau. The above mentioned versatility is of great interest in a field such AD, which is rapidly expanding. Lowering the total tau levels has been recently identified as a new goal for therapy. Therefore many drug candidates are likely going to be tested in the near future. SPR technology is already widely used in pharmaceutical industry to investigate novel molecules, since it gives access to a large panel of information. In this panorama aptamer technology may improve the overall quality of the analytical data, allowing better comparison among drug candidates. With respect of these receptors, the thesis opened the door to new studies for DNA aptamers to recognize tau, with considerable advantages in term of the receptor stability. Moreover the whole potential of DNA aptamers selected in this work still remain to be explored. New selection methodologies, combined with fast progression of bioinformatics tools might give rise to affinity improvement, which will lead to sensitivity improvement for tau detection in the next few years

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Niberon, Yann. "Hyperspectral Plasmonic Biosensor for Dengue Virus Detection." Electronic Thesis or Diss., Troyes, 2021. http://www.theses.fr/2021TROY0041.

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La résonance des plasmons de surface (SPR en anglais) est une technique utilisée pour détecter certaines liaisons chimiques spécifiques et leurs évolutions dans le temps avec une sensibilité et une spécificité élevée. L’objectif de ce projet est de proposer un biocapteur SPR en hyperspectral et compact pour détecter le virus de la dengue. Basé sur un système statique avec des réflexions sur des surfaces paraboliques et utilisant une source de lumière blanche, dans la configuration de Kretschmann il a été possible de réaliser simultanément une interrogation angulaire et spectrale pour générer une image hyperspectrale donnant en temps réel une cartographie de la réflectance dans les deux axes. L'aspect instantané de la technique permet d'étudier l'évolution des conditions de résonance avec une variation de l'indice de réfraction d'une solution testée en temps réel pour une certaine gamme d'angles incidents dans le spectre visible. Une étude cinétique des liaisons chimiques est réalisée sur le virus de la Dengue de type 2 (DENV-2) au travers de son anticorps Immunoglobuline G (IgG1) associé. Lors de la caractérisation de cette technique, il a été possible d’atteindre une sensibilité pour détecter un décalage d'indice de réfraction d'ordre 10-5 RIU (refractive index unit). La particularité de cette conception pour un biocapteur SPR par rapport au système plus conventionnel est l'aspect tridimensionnel (angulaire, spectral et temporel) déterminant les conditions de résonance sans qu'il soit nécessaire de fixer l'un des trois paramètres : angle d'incidence, longueur d'onde ou temps
Surface plasmon resonance (SPR) is a technic use to detect specific chemical binding and their evolution through time with high sensitivity and specificity. The objective of this project is to propose a compact hyperspectral SPR bio-sensor to detect Dengue virus. Based on a static system with reflection over parabolic surfaces and using white light source, in the Kretschmann configuration it was possible to realise simultaneously an angular and spectral interrogation to generate a hyperspectral image that gives us in real time a mapping of the reflectance along two axes. The real time aspect allows to study the evolution the resonance condition from the variation of the refractive index of a solution tested through time in a certain range of incident angle in the visible spectrum. A kinetic study of chemical bindings was realized with the Dengue virus Type 2 (DENV-2) with its Immunoglobulin G antibody (IgG1). During the calibration of this technic, it was reached a sensitivity to detect a refractive index shift within an order of 10-5 RUI (refractive index unit). The advantage of this SPR bio-sensor design compare to conventional system is the three-dimensional aspect (angular, spectral and temporal) to determine the resonance condition without the need to fix one of the three parameters: incident angle, wavelength and time

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Chabot, Vincent. "Conception d'un système de biodétection à base de résonance des plasmons de surface appliqué à la mesure d'activité cellulaire." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2008. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1421.

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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.

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Béland, Rémy. "Développement d'un biocapteur couplant la résonance des plasmons de surface et la microcalorimétrie pour le suivi des intéractions moléculaires à l'interface liquide/solide." Thèse, Université de Sherbrooke, 2014. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/153.

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Dans un avenir proche, les dispositifs de détection médicaux miniaturisés en temps réels (lab-on-chip) seront au centre de la révolution des méthodes de diagnostics médicaux et d’identification des processus biologiques et cela, autant au niveau clinique qu’au niveau de la recherche. Pour y arriver, il est important de développer des chimies de surface stables et spécifiques, ce qui demande une compréhension des interactions intermoléculaires à l’interface liquide/solide. Pour bien comprendre ces interactions, il est important de développer des instruments adaptés à la mesure près de l’interface liquide/solide des différentes caractéristiques à identifier. Ce projet de recherche présente la conception, la fabrication et les expériences tests d’un capteur multimodal pour l’identification de processus biologiques à l’interface basés sur des technologies de résonance des plasmons de surface (SPR) et de microcalorimétrie. Ces deux technologies mises ensemble vont permettre d’effectuer des mesures de la cinétique des interactions ainsi que des caractéristiques thermodynamiques. En premier lieu, les caractéristiques d’une interaction intermoléculaire à l’interface d’une réaction d’hybridation d’ADN furent définies afin d’en déduire un cahier des charges pour les transducteurs. Suite à cela, la conception des transducteurs microcalorimétriques et SPR furent réalisés en tenant compte des contraintes de chacun des transducteurs. Suite à la conception théorique des différentes parties du capteur, un procédé de fabrication compatible avec les méthodes de fabrication standard de la microélectronique fut défini et testé. Afin de s’assurer de la fonctionnalité des dispositifs ainsi fabriqués, des tests de fonctionnalisation de surface furent appliqués sur les échantillons afin de tester la compatibilité du procédé de fonctionnalisation avec les méthodes de fabrication et avec une chimie de surface type. Pour terminer, un système de mélange actif fut testé et caractérisé avec le dispositif de microcalorimétrie afin de s’assurer qu’il était possible de mélanger les fluides avec les produits biologiques pour s’assurer de la qualité de la réaction de surface. Le système développé pourra être utilisé pour effectuer la mesure d’hybridation d’ADN à l’interface. Le système intègre deux modalités permettant la caractérisation en temps réel des interactions intermoléculaires à l’interface liquide/solide. Ce type de système permet la mesure de la cinétique de différents modèles biologiques tels que les puces à sucre encore certains récepteurs cellulaires ou la mesure de conformation moléculaire à l’interface. Des mesures d’oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase sont montrées.

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Tellez, Limon Ricardo. "Light propagation in integrated chains of metallic nanowires : towards a nano-sensing device." Thesis, Troyes, 2014. http://www.theses.fr/2014TROY0039/document.

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Les systèmes optiques intégrés ont été largement utilisés dans la détection et la caractérisation de substances biochimiques. Aussi, le développement de nouvelles technologies permettant la fabrication de structures intégrées à l’échelle nanométrique, ouvre un horizon dans la conception d'une nouvelle génération de capteurs biochimiques. Sur la base de plasmons de surface localisés, au cours des dernières années ont été proposés différentes configurations de systèmes optiques pour concentrer le champ électromagnétique dans une petite région de l'espace, ce qui favorise son interaction avec des substances biochimiques. En utilisant la méthode modale de Fourier, dans la présent thèse est présentée une analyse exhaustive de la propagation des modes dans un réseau périodique de nanoparticules métalliques intégrés avec une guide d'ondes diélectrique. Deux géométries des nanoparticules ont été étudiées: des réseaux périodiques de nanofils et de nanocônes métalliques. Il est démontré que pour les nanocônes métalliques le champ optique est fortement exalté au sommet des nanocônes quand ils sont excités à leur résonance LSP via une guide d'onde diélectrique. Pour valider les résultats numériques, on a fabriqué et caractérisé expérimentalement un réseau périodique de nanofils d’or placée sur une guide d’onde à échange d’ions. La caractérisation de l'échantillon a été réalisée dans le champ lointain en mesurant des spectres de transmission et dans le champ proche en utilisant la microscopie en champ proche optique de balayage (NSOM). Les résultats obtenus montrent que les dispositifs intégrés plasmoniques proposées peuvent être appliquées dans la détection de substances biochimiques
Localized surface plasmons (LSP) are used to control and concentrate the electromagnetic field in small volumes of matter. This is a very interesting property in the context of biophotonics. Indeed, it allows an enhancement of the light-matter interaction at the cell scale, or even at a single molecule scale. The technological challenge is to propose optical devices able to efficiently couple light into localized plasmonic modes and to improve the detection of signals resulting from the interaction between the confined light and the analyte under detection.In this thesis work, we theoretically and experimentally study the guiding and confinement properties of light in periodic arrays of metallic nanowires of rectangular and triangular (nanocones) cross section that support localized plasmons. These nanowires are integrated in a photonic circuit that enables an efficient light coupling. The extinction spectra of the plasmonic resonances are directly obtained by analyzing the transmitted light in the device. By making use of the Fourier modal method, we perform an exhaustive theoretical study of the plasmonic Bloch modes that propagate due to the near-field coupling of the localized plasmons resonances. It is demonstrated that for the metallic nanocones, the optical field can be strongly enhanced by a controllable tip effect and remarkably intense

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Ntsame, Guilengui Vilianne. "Technologie et étude de résonateurs plasmoniques à base d'InAsSb : vers une plasmonique tout semi-conducteur." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20240/document.

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Les plasmons de surface sont des quasi-particules résultant du couplage fort entre l'oscillation collective des porteurs libres d'un métal (plasma) et une onde électromagnétique. Ils sont générés à l'interface entre un métal et un diélectrique. Ils sont étudiés depuis plusieurs années pour leurs propriétés remarquables de confinement du champ électromagnétique à l'interface ou encore d'exaltation de ce même champ. Les plasmons de surface (SPP) sont à la base de la plasmonique, domaine qui exploite leurs propriétés optiques. L'une des caractéristiques principales des SPP est la fréquence plasma. Elle est proportionnelle à la densité de porteurs libres. La majorité des travaux effectués en plasmonique concerne les métaux nobles comme l'or ou l'argent. Cependant, leur utilisation est délicate dans certaines gammes de longueurs d'onde, telle que l'infrarouge, lorsqu'il est nécessaire d'exploiter l'exaltation du champ électrique pour la détection de molécules en biologie. Pour contrôler au mieux cet effet d'exaltation du champ électrique, il est nécessaire d'ajuster la fréquence plasma. Cela impossible pour les métaux nobles qui sont par ailleurs incompatibles avec les procédés actuels de la microélectronique. L'utilisation de semi-conducteurs fortement dopés en plasmonique permet de contourner ces limitations. En changeant le dopage ou le type de semi-conducteur, il est possible de changer la fréquence plasma du matériau et ainsi, d'obtenir des résonances plasmoniques dans le moyen infrarouge. Mon travail de thèse concerne la réalisation et la caractérisation de réseaux plasmoniques à base semi-conducteurs dopés. Les échantillons sont constitués d'une couche d'InAsSb (antimoniure d'arséniure et d'indium) dopée au silicium. Cette couche est déposée par épitaxie par jets moléculaires (MBE) sur un substrat de GaSb (antimoniure de gallium). Dans un premier temps j'ai mis au point un moyen de caractérisation rapide et non destructif du niveau de dopage dans les couches d'InAsSb et donc de la fréquence plasma, basé sur la réflectivité en angle. Un modèle théorique basé sur le mode de Brewster m'a permis d'expliquer les résultats expérimentaux. J'ai ensuite mis au point les étapes technologiques permettant de réaliser les rubans d'InAsSb. Elles sont basées sur de la lithographie interférentielle, la gravure chimique humide et la gravure sèche par plasma. En modifiant les dimensions du réseau, j'ai démontré la possibilité de contrôler les propriétés optiques des résonateurs plasmoniques. Enfin, nous avons fabriqué des réseaux d'InAsSb enterrés, en procédant à une reprise d'épitaxie par MBE d'une couche de GaSb sur le réseau InAsSb. Nous arrivons ainsi à planariser la structure en conservant sa cristallinité. J'ai donc démontré qu'il était possible d'intégrer des structures plasmoniques à des composants photoniques opérant dans l'infrarouge en utilisant seulement des semi-conducteurs. La voie est ouverte pour le développement d'une plasmonique infrarouge tout-semi-conducteurs. Mon travail de thèse est pionnier dans ce domaine
Surface plasmons polaritons (SPP) are quasi-particles resulting from the strong coupling between the collective oscillations of free carriers in a metal and an electromagnetic wave. They are generated at the interface between a metal and a dielectric. They are studied in detail for several years for their outstanding properties of electromagnetic field confinement at the interface or of filed exaltation. SPP are the building blocks of plasmonics, the area that exploit their optical properties. One of the main characteristics of the SPP is the plasma frequency which is proportional to the density of free carriers. Plasmonics is essentially based on noble metals like gold or silver. However, noble metals are difficult to use in certain ranges of wavelengths, such as infrared, to exploit the electric field exaltation for the detection of molecules in biology. To improve the control of this electric field exaltation, it is necessary to adjust the plasma frequency. It impossible with noble metals that are otherwise incompatible with current microelectronics processes. To overcome these limitations we propose to use heavily doped semiconductors. By changing the doping or the type of the semiconductor, it is possible to change the plasma frequency and thus obtain plasmonic resonances in the mid-infrared. My work deals with the realization and the characterization of doped semiconductors plasmonic gratings. The samples consist of an InAsSb (indium, arsenide, antimonide) layer doped with silicon. This layer is deposited by molecular beam epitaxy (MBE) on a GaSb substrate (gallium antimonide). I have developed an experimental technique based angular dependent reflectivity of rapid and non-destructive characterization of the doping level in the InAsSb layers and thus the plasma frequency. A theoretical model based on Brewster modes allowed explaining the experimental results. I then developed a technological process to achieve the InAsSb gratings. They are based on interference lithography, chemical wet etching and dry plasma etching. By changing the size of the grating, I have demonstrated the ability to control the optical properties of plasmonic resonators. Finally, we have made of InAsSb grating buried into a GaSb layer, using a regrowth by MBE technique. The structure is planarized with a good crystallinity. So it is possible to integrate plasmonic resonators nearby photonic compounds operating in the infrared using only semiconductors. We pave the way for the development of all-semiconductor infrared plasmonics. My thesis is a pioneer work in this field

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Baril, Nathalie. "RMN dans un gradient d'induction oscillante : de l'imagerie de surface à la détection de mouvements." Bordeaux 1, 2002. http://www.theses.fr/2002BOR12570.

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Ce travail propose divers développements méthodologiques liés à l'utilisation d'un gradient d'induction de radiofréquence (RF). Une nouvelle géométrie d'antenne de surface en échelle générant un gradient RF constant selon une direction a été construite. Une nouvelle méthode d'IRM à deux dimensions a été développée. Une séquence d'impulsions RF permet d'obtenir un profil de densité d'aimantation selon l'axe du gradient. En déplaçant l'antenne dans la direction perpendiculaire, une succession de profils est acquise. Diverses images 2D d'objets simples ont été réalisées. Cette antenne a en outre été employée pour détecter des mouvements périodiques de spins induits par une vibration mécanique. L'onde transverse a été caractérisée en fréquence et en amplitude et la direction du mouvement a été déterminée. Une méthode similaire de détection a permis de caractériser en fréquence un mouvement électrophorétique et d'établir la linéarité entre le signal de RMN et l'amplitude du champ électrique.

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Makiabadi, Tahereh. "Etude de surfaces nanostructurées : applications à la spectroscopie Raman exaltée de surface et à la résonance de plasmons localisés." Phd thesis, Université de Nantes, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00467582.

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Abstract:

Cette recherche porte sur la réalisation, la caractérisation et l'optimisation de surfaces nanostructurées comme substrats pour la spectroscopie Raman exaltée et la résonance de plasmons de surface. Plusieurs voies sont proposées et comparées. La première s'intéresse au greffage de nanoparticules d'or et d'argent sur des supports préalablement fonctionnalisés. Cette approche de type « top-down » nous permet de mettre en évidence les conditions optimales pour obtenir une monocouche homogène et dense de nanoparticules. Les courbes d'extinction et les facteurs d'exaltation sont quantifiés et modélisés avec des temps de fabrication minimisés. La seconde voie étudiée, de type « bottom-up » consiste à synthétiser des nanostructures par dissolution-déposition de films minces d'or ou d'argent, ces derniers étant réalisés par dépôt physique en phase vapeur. Ce procédé s'appuie sur l'optimisation de cycles d'oxydation-réduction qui permet de concevoir successivement des films rugueux et des nanostructures métalliques. La présence de ces nanostructures et de nano cavités sur les substrats est appréciée et mesurée par microscopies à force atomique et à balayage. La limite de détection de molécules par spectrométrie Raman est ainsi évaluée et comparée aux valeurs rapportées dans la littérature. Les conditions optimales déterminées à partir des courbes d'extinction et de diffusion Raman permettent de converger vers un protocole de fabrication fiable et reproductible. Pour finir, le greffage de nanoparticules a été réalisé sur fibres optiques et la sensibilité de la résonance des plasmons de surface localisés (LSPR) est évaluée

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Makiabadi, Tahereh. "Étude de surfaces nanostructurées : applications à la spectroscopie Raman exaltée de surface et à la résonance de plasmons localisés." Nantes, 2010. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=eb8aaf03-cd71-46c6-a427-2c4cf47a3a49.

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Cette recherche porte sur la réalisation, la caractérisation et l’optimisation de surfaces nanostructurées comme substrats pour la spectroscopie Raman exaltée et la résonance de plasmons de surface. Plusieurs voies sont proposées et comparées. La première s’intéresse au greffage de nanoparticules d’or et d’argent sur des supports préalablement fonctionnalisés. Cette approche de type « top-down » nous permet de mettre en évidence les conditions optimales pour obtenir une monocouche homogène et dense de nanoparticules. Les courbes d’extinction et les facteurs d’exaltation sont quantifiés et modélisés avec des temps de fabrication minimisés. La seconde voie étudiée, de type « bottom-up » consiste à synthétiser des nanostructures par dissolution-déposition de films minces d’or ou d’argent, ces derniers étant réalisés par dépôt physique en phase vapeur. Ce procédé s’appuie sur l’optimisation de cycles d’oxydation-réduction qui permet de concevoir successivement des films rugueux et des nanostructures métalliques. La présence de ces nanostructures et de nano cavités sur les substrats est appréciée et mesurée par microscopies à force atomique et à balayage. La limite de détection de molécules par spectrométrie Raman est ainsi évaluée et comparée aux valeurs rapportées dans la littérature. Les conditions optimales déterminées à partir des courbes d’extinction et de diffusion Raman permettent de converger vers un protocole de fabrication fiable et reproductible. Pour finir, le greffage de nanoparticules a été réalisé sur fibres optiques et la sensibilité de la résonance des plasmons de surface localisés (LSPR) est évaluée
The objectives of this work are the realization, characterization and optimization of nanostructured surfaces, e. G. Substrates for the surface-enhanced Raman spectroscopy and the surface plasmon resonance. Several main contributions were performed. The first one is based on the grafting of silver and gold nanoparticles on functionalized supports. Our bottomup approach enabled us to highlight the optimal conditions to obtain a mono-layer of nanoparticles, with homogeneous distribution and an important density. The curves of extinction and factors of exaltation were quantified and modeled. Also, the manufacturing time was optimized. The second contribution, which is based on a top-down approach, consists of making nanostructures by electro erosion of a thin film of silver or gold, carried out by physical deposit in vapor phase. This procedure, which relies on the optimization of oxidation-reduction cycle (ORC), was employed to realize rough films and metal nanostructures. The presence of nanostructures and the nano cavities on the substrates were confirmed by scanning electron microscopy (SEM) atomic force microscopy (AFM). The limit of detection by Raman spectrometry was evaluated at 1nM. The optimal conditions obtained from the curves of extinction and Raman scattering made it possible to converge towards a reliable and reproducible manufacturing protocol. The third contribution is the deposit of nanoparticles on optical fibers in order to evaluate the sensitivity of the localized surface plasmon resonance (LSPR)

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Balaa, Karla. "Capteur à fibre optique basé sur le principe de Résonance de Plasmons de Surface : optimisation pour la détection d'espèces chimiques." Phd thesis, Université de Nantes, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00291177.

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Ce travail de thèse s'inscrit dans la recherche et le développement de capteurs chimiques. Il est motivé par un besoin toujours croissant d'outils de détection dans des domaines aussi variés que la santé, la sécurité et l'environnement. Nous présentons l'étude de capteurs basés sur le principe de résonance plasmons de surface - SPR. L'intérêt de ce type de capteurs est principalement lié à leur grande sensibilité, leur réponse rapide en temps réel et leur grande précision sans l'utilisation de marqueurs. L'originalité de notre approche est l'utilisation de fibres optiques. Celles-ci offrent de nouveaux attraits tels la simplification de l'instrumentation et sa miniaturisation.
Dans une première partie, nous présentons une revue théorique sur les plasmons de surface à l'interface métal – diélectrique. Nous présentons ensuite une étude expérimentale en deux parties : la première décrit la réalisation et la caractérisation des capteurs SPR à fibre optique, la seconde présente l'analyse de la réponse SPR des transducteurs ainsi réalisés. En particulier nous avons caractérisé par des études systématiques l'influence de paramètres physiques importants liés au métal, à la fibre optique et au traitement de surface de la partie sensible par le greffage d'une couche de thiols.
Enfin, nous proposons une étude numérique simulant la réponse du capteur en fonction de différents stimuli. Ce modèle, basée sur le calcul de la réflectance de la lumière à l'interface d'un ensemble multicouches nous a permis de valider l'étude expérimentale et d'étendre les recherches en prenant en compte différent type de molécules cibles. En particulier, nous présentons des résultats sur des molécules absorbants ou non absorbants, greffées ou non à la surface du transducteur. Une comparaison entre résultats expérimentaux et simulations numériques valide l'ensemble du travail et nous permet finalement de proposer une configuration optimisée du capteur, en fonction de la nature de la couche métallique et de la fibre optique, ainsi que des molécules cibles à détecter.

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Beilvert, Anne. "Synthèse, caractérisation et évaluation in vitro et in vivo d'agents de contraste pour l'imagerie moléculaire du coeur lipidique de la plaque d'athérosclérose." Paris 13, 2011. http://www.theses.fr/2011PA132004.

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L’objectif de mon projet de thèse est de développer des agents de contraste pour l’imagerie par résonnance magnétique ciblant le cœur lipidique dans la plaque d’athérosclérose. Imager et quantifier le cœur lipidique est un enjeu clinique majeur pour la détermination de la vulnérabilité de la plaque et donc l’évaluation des risques de rupture. La stratégie retenue consiste à mimer le comportement des lipoprotéines, en particulier l’apolipoprotéine A1 et son mimétique le D-4F qui se lie aux lipides par l’intermédiaire d’un cluster d’acides aminés aromatiques. La première partie de mon travail a consisté à valider cette stratégie en utilisant une structure micellaire couplée à de la tyrosine-O-méthylester comme plateforme d’imagerie du cœur lipidique. Cette approche a été validée chez l’animal dans un modèle de souris ApoE-/- sous régime hypercholestérolémique développant des plaques d’athérome. Dans la seconde partie de mon travail, nous avons utilisé un contrastophore paramagnétique construit sur une plateforme polysaccharidique versatile et aisément modifiable chimiquement. Plusieurs ligands ont été greffés sur cette plateforme : la tyrosine-O-méthylester, la trityrosine et le L-4F, énantiomère du D-4F. Les interactions des lipoprotéines, HDL et LDL, avec ces dérivés ont été mesurées par résonance plasmonique de surface, puis les produits ont été injectés chez la souris ApoE-/-. In vitro, le L-4F a présenté les interactions les plus fortes avec les lipoprotéines. In vivo, la prise de contraste du cœur lipidique avec le produit substitué par le L-4F s’est révélée équivalente à celle du produit substitué par la trityrosine. Nous avons donc démontré la possibilité de réaliser une imagerie moléculaire du cœur lipidique de la plaque d’athérosclérose à l’aide d’agents de contraste capables de mimer les interactions entre les lipoprotéines et les lipides
Imaging and quantifying the lipid core is a key to evaluate the risk of rupture of the atherosclerotic plaque. My goal is to develop MR contrast agent that will target the lipid core inside the atherosclerotic plaque. Our hypothesis is to mimic apolipoprotein A1 and mimetic D-4F behavior with lipids. D-4F is a soluble alpha helix peptide that binds to lipids via a cluster of aromatic amino acids. We believe that using a single aromatic amino acid or a combination of aromatic amino acids on a MR platform will efficiently target the lipid core. First, we developed a micellar platform functionalized with tyrosin-O-methylester. This compound was successfully tested in an ApoE-/- mouse model under western diet that develops atherosclerotic plaque. Then, we generalized this approach with a polysaccharide based MR contrast agent. Tyrosine-O-methylester was coupled to this platform as well as trityrosine and L-4F peptide. These compounds were evaluated first by surface plasmon resonance (SPR) on immobilized lipoproteins and then in the ApoE-/- mouse model. In vivo results indicate an enhancement in the atherosclerotic plaque and in the lipid core that validates our hypothesis

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Dissertations / Theses on the topic 'Imagerie de la résonance des plasmons de surface'

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