Avec son projet SEEAFM, Estelle Lebègue, enseignante-chercheuse au laboratoire CEISAM, est lauréate de l’appel à projets Emergence@INC2026. À travers ce dispositif, CNRS Chimie soutient des chercheuses et chercheurs — chargé·e·s de recherche ou maîtres de conférences recruté·e·s depuis 5 à 10 ans — en finançant des projets innovants et en encourageant la prise de risque scientifique.
Le projet SEEAFM vise à développer une plateforme expérimentale combinant microscopie à force atomique (AFM) et électrochimie afin d’étudier, à l’échelle de l’entité individuelle, de très petites structures biologiques telles que des bactéries ou des liposomes. L’objectif est de comprendre les mécanismes de transfert électronique intervenant lors de leur collision avec la surface d’une ultramicroélectrode polarisée. SEEAFM s’inscrit dans le cadre des échanges électrochimiques associés aux collisions individuelles, ou nano-impacts, dont l’analyse permet l’identification et la caractérisation d’une grande diversité d’entités à l’ultramicroélectrode. Contrairement aux mesures d’ensemble, cette approche offre l’avantage majeur d’accéder aux propriétés électrochimiques à l’échelle de l’objet unique. Elle soulève toutefois des défis importants, notamment l’analyse du transfert de charge se produisant sur des durées inférieures à la demi-seconde, en particulier pour des objets mous et/ou vivants.
Le couplage de l’électrochimie des nano-impacts avec l’AFM constitue en lui-même un défi technique majeur, puisqu’il s’agit de sonder des entités mobiles de l’ordre de la centaine de nanomètres sur une surface polarisée de quelques micromètres de diamètre. Au CEISAM, des avancées ont déjà permis d’imager des bactéries et des liposomes sur des ultramicroélectrodes disques, sans toutefois pouvoir corréler directement ces images aux mesures électrochimiques préalables. Afin de relever cet enjeu, le projet s’appuiera sur une collaboration avec une équipe parisienne experte en AFM-SECM appliquée aux entités biologiques.
Les résultats attendus de SEEAFM permettront d’évaluer le comportement électrochimique de bactéries électroactives et de liposomes redox à l’échelle de l’entité individuelle, repoussant ainsi les limites actuelles de l’analyse du transfert de charge dans ces systèmes complexes. Le projet contribuera également à une meilleure compréhension fondamentale de la perméabilité des membranes lipidiques et des mécanismes d’ouverture de ces membranes au contact d’une électrode polarisée, notamment dans le cadre des processus d’électroporation. À terme, ces avancées pourraient ouvrir la voie à des applications biotechnologiques dans les domaines de l’énergie (biopiles) et de la santé (biocapteurs).
