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Développement d’un dispositif en flux intégrant un générateur et un détecteur ampérométrique pour l’étude de composés pharmaceutiques et agro-alimentaires

par Vandeput, Marie
Président du jury Meyer, Franck
Promoteur Kauffmann, Jean-Michel
Publication Non publié, 2018-03-12

Thèse de doctorat

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Résumé :

Ce travail décrit les performances d’un système d’analyse par injection dans un flux (FIA) qui comprend en bout de ligne une mini-cellule de détection de type « générateur-détecteur électrochimique (ECD) ». Cette mini-cellule, compacte et originale, a été développée au sein du laboratoire de Chimie analytique instrumentale et Bioélectrochimie. Plusieurs dispositifs en flux intégrant un « générateur » et un détecteur ampérométrique ont été évalués. Le composé à analyser subit dans la mini-cellule de détection une transformation au contact d’un générateur et le produit formé est détecté in situ. L’espèce produite au niveau du générateur, soit par voie enzymatique dans un réacteur avec une enzyme immobilisée (IMER), soit par voie électrochimique, doit être électroactive afin de pouvoir être détectée. La détection s’opère in situ, en aval, grâce à une électrode positionnée au proche contact du générateur. Cette thèse contribue au développement de méthodes analytiques simples et rapides utiles dans le domaine de la santé. Il démontre la versatilité de la technique FIA, avec ou sans immobilisation d’un biocomposé, pour l’étude de molécules pharmacologiquement actives.La première partie du travail est consacrée au criblage de molécules inhibitrices thérapeutiques. Dans ce contexte un nouveau dispositif FIA comprenant un IMER et une détection ampérométrique a été développé. L’IMER est constitué d’une enzyme immobilisée de manière covalente sur un disque d’or qui est positionné en amont de l’électrode de mesure. Deux systèmes enzymatiques ont été étudiés : (i) l’acétylcholinestérase (AChE) avec détection du produit enzymatique sur une électrode d’argent et, (ii) la tyrosinase (TYR) avec une détection du produit formé sur une électrode de carbone vitreux (GCE). L’AChE est une enzyme cible pour l’étude d’inhibiteurs d’intérêt dans le traitement de la maladie d’Alzheimer (MA), tandis que les inhibiteurs de la TYR sont utilisés pour le traitement de l’hyperpigmentation de la peau. Ces systèmes enzymatiques permettent non seulement de déterminer la force d’inhibition (IC50), mais aussi la cinétique de réactivation de l’enzyme après inhibition, ainsi que le mécanisme d’inhibition des inhibiteurs étudiés. Ces paramètres sont essentiels pour la recherche in vitro de nouvelles molécules inhibitrices prometteuses.La deuxième partie du travail est consacrée au développement d’un dispositif en mode FIA comprenant de manière intégrée un générateur électrochimique et un détecteur ampérométrique. Ce concept a été appliqué au dosage d’un additif alimentaire potentiellement à risque pour l’homme : l’éthoxyquine (EQ). Des résultats préliminaires par voltampérométrie cyclique (VC) et par microélectrolyse « off-line », suivie d’une chromatographie liquide (LC) couplée à la spectrométrie de masse (MS), ont permis de mettre en évidence la formation de l’éthoxyquine quinone imine (EQI) comme un des produits d’oxydation de l’EQ. Nous avons démontré la forte réactivité de l’EQI vis-à-vis de molécules biologiques à fonction thiol. Sur base de ces résultats, le dosage de l’EQ a été réalisé par FIA avec un support d’électrodes sérigraphiées doubles. Le potentiel de la première électrode a été sélectionné pour générer par voie électrochimique l’EQI qui est ensuite détectée par ampérométrie et de manière sélective au niveau de la seconde électrode. Ce dispositif a été appliqué avec succès au dosage de l’EQ dans du saumon alimentaire, avec une limite de détection (LOD) de 8,2 mg/kg de saumon.