Analyse électrochimique de l'activité redox en anaérobie d'Escherichia coli

Development of bacteria biosensor

• Auteur / Autrice : Uyen Nguyen Hoang Phuong
• Direction : Valérie Stambouli-Sené, Didier Delabouglise
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 01/06/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique
• Jury : Président / Présidente : Hans Geiselmann
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Stambouli-Sené, Didier Delabouglise, Hafsa Korri-youssoufi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Elisabeth Lojou, Alain Bergel

Mots clés

Mots clés libres

Médiateur redox

Analyse électrochimique

Escherichia coli

Redox compound

Electrochemical analysis

Escherichia coli

Résumé

Pour mieux comprendre les éléments du métabolisme impliqués dans la détectionélectrochimique de bactéries et dans les biopiles bactériennes, le comportementélectrochimique de différentes souches de bactéries de type E. coli a été analysé. Lesbactéries ont été incubées dans un milieu de culture en présence de différents substrats,dans une cellule électrochimique à 3 électrodes où l’électrode de travail (ITO) agit en tantqu’accepteur d’électrons. En utilisant la voltampérométrie cyclique et lachronoampérométrie, l’accès aux caractéristiques électrochimiques des médiateurs redoxissus du métabolisme bactérien a ainsi pu être réalisé. Dans le cas des bactéries de typeE.coli XL1-Blue incubées en présence de sources différentes de carbone, telles que leglucose, le succinate ou l’acétate, il a été montré que les bactéries produisent un médiateurredox naturel, quelle que soit la source de carbone. Un courant électrique plus importantest obtenu dans le cas où un médiateur redox (PQQ or riboflavine) est ajouté dans lemilieu. Dans le cas des bactéries de type E.coli K12 et de ses souches mutantes ΔmenC etΔubiC incubées en présence de glucose ou de succinate, il a été trouvé que la soucheΔubiC produit un courant électrique plus élevé que E.coli K12 et ΔmenC. Il sembleraitainsi que la souche ΔubiC présente une activité électrochimique faisant intervenir un gènede régulation de la voie de synthèse de la ménaquinone.

To further understand the metabolism parameters involved in the electrochemicaldetection of bacteria and microbial fuel cell applications, the electrochemical behavior ofdifferent E. coli strains was analyzed. The bacteria were incubated in anaerobic conditionin a culture medium containing different substrates in a three-electrode electrochemicalcell where ITO working electrode serves as an electron acceptor. Using cyclic voltammetryand chronoamperometry, the electrochemical characteristics of excreted redox compoundsissued from bacterial metabolism have been assessed. In the case of E. coli XL1-Blue inpresence of different carbon sources such as glucose, succinate or acetate, the resultsshowed that a natural redox compound is produced whatever the carbon source. A higherelectrical current is obtained in the case of the addition of artificial mediators (PQQ orriboflavine) in the medium. In the case of E. coli K12 and its mutants ΔmenC and ΔubiCincubated in medium containing glucose or succinate, it is found that ΔubiC produced ahigher current compared to E.coli K12 and its mutants ΔmenC. It has been proposed thatΔubiC exhibits its electrochemical activity through the gene regulation of menaquinonesynthesis pathway.