Conception et caractérisation de systèmes bioélectrochimiques avancés couplés à l’intelligence artificielle pour des applications en énergie propre, détection environnementale et diagnostic biomoléculaire

Le Doyen de la Faculté des Sciences et Techniques de Béni Mellal porte à la connaissance du public que Monsieur Youness TAHIRI, soutiendra une thèse de Doctorat intitulée : « Conception et caractérisation de systèmes bioélectrochimiques avancés couplés à l’intelligence artificielle pour des applications en énergie propre, détection environnementale et diagnostic biomoléculaire ».

La soutenance publique aura lieu le lundi 13 juillet 2026 à 10h à l'Amphi de Conférences, de la Faculté des Sciences et Techniques de Béni Mellal, devant le jury composé de :

• Madame Malika ECHAJIA : Professeure, Faculté des Sciences et Techniques, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Présidente ;

• Monsieur Tarik EL OUAFY : Maitre de Conférences Habilité, Faculté de Médecine et de Pharmacie, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Rapporteur ;

• Monsieur Youssef NAIMI : Professeur, Faculté des Sciences Ben’Msik, Université Hassan II, Casablanca, Rapporteur ;

• Monsieur Mustpha OUBENALI : Maitre de Conférences Habilité, Faculté des Sciences et Techniques, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Rapporteur ;

• Monsieur Salah Eddine EL QOUATLI : Maitre de Conférences Habilité, Faculté des Sciences et Techniques, Université Moulay Smail, Errachidia, Examinateur;

• Monsieur Abdelilah CHTAINI : Professeur, Faculté des Sciences et Techniques, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Directeur de thèse.

Résumé: 

Cette thèse se situe à l’interface de l’électrochimie analytique, de l’électrocatalyse et de la bioélectrochimie, avec pour fil conducteur la conception et la fonctionnalisation d’électrodes modifiées à partir de ressources naturelles et de matériaux bio-sourcés. L’objectif est double : développer des bio-anodes performantes pour les piles à combustible microbiennes (PCM) et concevoir des capteurs électrochimiques sensibles pour la détection de polluants, d’ions et de biomolécules.

Plusieurs plateformes électrodiques ont été élaborées et caractérisées : électrodes en pâte de carbone (EPC), électrodes en acier inoxydable, électrodes à base de phosphate naturel et d’argile, ainsi que des électrodes bio-fonctionnalisées par des bactéries, des extraits végétaux, un polymère conducteur (polymyrcène 1,4-trans) ou de l’ADN. Leur comportement a été étudié par voltammétrie cyclique (CV), voltammétrie à onde carrée (SWV), spectroscopie d’impédance électrochimique (EIS) et chronopotentiométrie, complétées par des analyses physiques (DRX, IR, MEB/EDS, AFM).

Sur le plan énergétique, une anode en acier inoxydable colonisée par un biofilm bactérien a montré une électro-oxydation efficace du glucose, sans passivation ni empoisonnement de surface, ouvrant la voie à des biopiles hybrides pour dispositifs implantables ; des anodes polymyrcène/graphite ont par ailleurs catalysé l’oxydation de l’éthanol. Sur le plan analytique, des EPC modifiées ont permis la détection et la chélation du plomb (Pb²⁺) par l’eucalyptus et la prévention de l’entartrage (Ca²⁺) par Herniaria hirsuta, la détection optimisée de l’éthanol par des argiles naturelles, ainsi que la reconnaissance d’ADN aviaire (différenciation mâle/femelle) sur électrodes argile–ADN. Enfin, des approches d’intelligence artificielle (inférence bayésienne, réseaux de neurones, CNN, transformée en ondelettes, ACP) ont été intégrées pour l’analyse, la classification et la prédiction à partir des signaux électrochimiques.

Ces travaux valorisent les ressources naturelles marocaines (argiles, phosphates, plantes médicinales) dans une démarche de chimie durable et démontrent la synergie entre électrochimie, matériaux bio-sourcés et apprentissage automatique pour le développement de capteurs et de biopiles de nouvelle génération.

Mots clés: Électrodes modifiées ; électrode en pâte de carbone (EPC) ; piles à combustible microbiennes ; bioélectrochimie ; capteurs électrochimiques ; voltammétrie cyclique ; spectroscopie d’impédance électrochimique (EIS) ; chélation des métaux lourds (Pb²⁺, Ca²⁺) ; argiles et phosphates naturels ; biocapteurs à ADN ; électrocatalyse ; intelligence artificielle / apprentissage automatique.