Optimisation des paramètres en voltammétrie cyclique à balayage rapide pour la co-détection électrochimique du 17-βestradiol et de la dopamine

Le présent mémoire de recherche explore les comportements électrochimiques et les interac-tions chimiques du 17β-estradiol (βE2) et de la dopamine (DA) à l’aide de la voltammétrie cyclique à balayage rapide (FSCV). Le βE2 est une hormone stéroïde qui joue un rôle cru-cial dans divers processus physiologiques et pathologiques. Cette hormone a notamment un rôle important dans les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson ou la maladie d’Alzheimer. La DA est un neurotransmetteur clé dans le système nerveux cen-tral également impliquée dans de nombreuses fonctions neurologiques. Le βE2 agit sur les fonctions cognitives en interagissant notamment avec des neurotransmetteurs comme la DA, possiblement par voie chimique plutôt que par voie hormonale. Cette interaction chimique est particulièrement intéressante pour la détection électrochimique simultanée de ces deux molécules, car des modifications seront observées dans les signaux mesurés. L’étude se concentre sur l’optimisation de la FSCV pour détecter simultanément le βE2 et la DA. L’objectif est d’abord d’étudier le comportement électrochimique du βE2 pour mieux optimiser sa détection. Ensuite, le βE2 et la DA sont détectés en FSCV séparément et simul-tanément afin d’examiner leur interaction chimique. Les micro-électrodes en fibres de carbone sont utilisées pour des mesures électrochimiques rapides et précises des concentrations. D’abord, le βE2 a été détecté en voltammétrie cyclique à balayage lent (CV). Les potentiels cathodiques et anodiques ont été variés en conservant les autres paramètres constants. Les résultats montrent que les potentiels cathodiques et anodiques appliqués influencent signi-ficativement la réponse électrochimique du βE2. En diminuant le potentiel cathodique en CV, il est possible de favoriser l’oxydation du βE2. Ce résultat s’explique par une adsorption facilitée du βE2 à la surface de l’électrode et par une modification de la surface de l’électrode. Ensuite, des pré-traitements cathodiques et anodiques ont été appliqués aux électrodes en fibre de carbone. Un pré-traitement cathodique améliore significativement le courant ano-dique du βE2 alors qu’un pré-traitement anodique le détériore. Cette amélioration est due à des modifications structurelles et chimiques de la surface des électrodes, ce qui confirme les résultats de la première expérience.

Abstract

This research thesis explores the behaviors and electrochemical interactions of 17β-estradiol (βE2) and dopamine (DA) using fast-scan cyclic voltammetry (FSCV). βE2 is a steroid hormone that plays a crucial role in various physiological and pathological processes. This hormone is notably important in neurodegenerative diseases such as Parkinson’s disease and Alzheimer’s disease. DA is a key neurotransmitter in the central nervous system and is also involved in numerous neurological functions. βE2 affects cognitive functions by inter-acting with neurotransmitters such as DA, possibly through chemical rather than hormonal pathways. This chemical interaction is particularly interesting for the simultaneous electro-chemical detection of these two molecules as modifications will be observed in the measured signals. The study focuses on optimizing FSCV to simultaneously detect βE2 and DA. The objective is first to study the electrochemical behavior of βE2 to better optimize its detection. Then, βE2 and DA are detected separately and simultaneously using FSCV to examine their chemical interaction. Carbon fiber microelectrodes are used for rapid and precise electrochemical measurements of concentrations. First, βE2 was detected using slow-scan cyclic voltammetry (CV). Negative and positive potentials were varied while keeping other parameters constant. The results show that the applied negative and positive potentials significantly influence the electrochemical response of βE2. By adjusting the negative potential in CV, it is possible to promote the oxidation of βE2. This result is explained by facilitated adsorption of βE2 on the electrode surface and modification of the electrode surface. Next, cathodic and anodic pretreatments were applied to the carbon fiber electrodes. A cathodic pretreatment significantly improves the anodic current of βE2 whereas an anodic treatment decreases it. This improvement is due to structural and chemical modifications of the electrode surfaces, confirming the results of the first experiment.