Note ABES Surfaces actives pour l'activation contrôlable de la programmation moléculaire basée sur l'ADN en microfluidique Active surfaces for controllable activation of DNA-based molecular programming framework in microfluidics Réseaux de réactions chimiques Programmation moléculaire PEN toolbox 681.757 ADN Biotechnologie Complexes multienzymatiques Systèmes microélectromécaniques Couches monomoléculaires Fonctionnalisation des surfaces (chimie) Microfluidique Les organismes vivants prennent des décisions en permanence à l’aide de réseau de réactions chimiques couplées (CRN) les unes aux autres. Cette capacité a inspirée de nombreux scientifiques qui cherchent aujourd’hui à construire des versions synthétiques de ces réseaux pour créer des systèmes dynamiques complexes. Les molécules d’ADN constituent une solution idéale pour construire de tels CRNs. Le travail de recherche présenté dans ce manuscrit vise à développer des surfaces actives qui permettent d’interagir avec la PEN toolbox en environnement microfluidique afin de pouvoir utiliser pleinement le potentiel de tels systèmes moléculaires. Nous avons étudié l’utilisation de la PEN toolbox en microfluidique en explorant différents paramètres. Nous discuterons ensuite de la réalisation de surfaces actives et de leur caractérisation. Celles-ci sont concues pour permettre l’immobilisation de brins d’ADN via une liaison thiol et leur largage en solution en rompant électro-chimiquement cette liaison. Nous discuterons également d’aspect technique permettant l’intégration aisée d’une telle stratégie dans des dispositifs microfluidiques. Par la suite, nous montrerons qu’il est possible de contrôler spatio-temporellement le largage d’instructions à base d’ADN. Pour ce faire, nous nous appuierons sur une version plus évoluée de l’auto-catalyseur présenté précédemment. Nous mettrons en évidence qu’il est possible d’initier de façon contrôlée des phénomènes de réaction-diffusion dans des canaux microfluidiques.Pour finir, nous ouvrirons des perspectives pour la conception de surface actives permettant un niveau de contrôle encore plus grand des systèmes moléculaires. Living organisms perform complex information processing tasks with a help of intertwined chemical reaction networks (CRNs) and diffusion processes. These biological phenomena inspired scientists to design from the bottom-up dynamical systems with complex spatiotemporal behaviour. DNA provides a perfect solution for building these synthetic CRNs. Our research work focused on designing active surfaces with the aim to provide a convenient way to interact in microfluidics with the PEN toolbox (as an example of DNA-based CRNs) and explore the full potential of these novel biochemistry tools. We will study the step by step assembly and optimisation of the PEN toolbox parameters. Next, we will discuss the construction and characterisation of active surfaces, which provide loading and controllable release of DNA input, based on formation and electrochemical cleavage of gold-thiol bond. We will also provide a technological solution to integrate these surfaces and the PEN toolbox in microfluidics. We will show controllable triggering of basic activation and autocatalysis PEN toolbox modules. We will further apply our method for spatiotemporal control of autocatalytic CRNs, which have higher stability then simple autocatalytic module while still providing an exponential signal amplification contrary to the activation module. This approach allows us to investigate and optimise the parameters of our technology. Finally, we will discuss the construction of active surfaces with irreversibly bound DNA, which provides a higher level of the PEN toolbox spatiotemporal behaviour, based on electrical polarisation and tuning the shape of surface-attached DNA patterns. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 9179098 https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDSPI/2018/50376-2018-Kurylo.pdf https://theses.hal.science/tel-03196353 https://theses.hal.science/tel-03196353 https://theses.hal.science/tel-03196353 https://theses.hal.science/tel-03196353 https://theses.fr/2018LILUI073/abes https://theses.hal.science/tel-03196353 https://theses.hal.science/tel-03196353 https://theses.hal.science/tel-03196353 Kurylo Ievgen Kurylo 1990-08-01 UA 234918233 https://theses.fr/2018LILUI073 2018LILUI073 https://doi.org/10.70675/a02f464bzb64bz413aza4c2z7580393b0102 2018-06-27 Micro et nano technologies, acoustique et télécommunications Université de Lille (2018-2021) 223446556 Doctorat Docteur es non oui Buchaillot Lionel MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 060779136 Coffinier Yannick MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 080014186 Vlandas Alexis MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_3 203939042 École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 147297028 Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 1066983 138736421 ddc:680 Buchaillot Lionel Coffinier Yannick Vlandas Alexis École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille) Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (IEMN) PDF 9179098