Étude expérimentale de vésicules phospholipidiques de genre topologique non sphérique

Experimental study of phospholipidic vesicles of non-spherical topological genus

• Auteur / Autrice : Xavier Michalet
• Direction : David Bensimon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des Solides
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Liposomes

Phospholipides

Membranes (technologie)

Courbure

Élasticité

Topologie

Diffusion (physique)

Invariants conformes

Mots clés libres

Vésicule

Membrane fluide

Vesicle

Scattering

Résumé

Les vésicules phospholipidiques sont constituées de membranes fluides fermées dont la forme d'équilibre est gouvernée par une énergie élastique de courbure. La pertinence de ce modèle est ici étudiée expérimentalement dans le cas des vésicules de genre non sphérique. Les observations montrent la nécessité de prendre en compte les états métastables prévus par la théorie. Des observations de formes d'équilibre de genre torique non prévues par les méthodes standard, sont étudiées grâce à une approche numérique nouvelle, qui confirme la validité du modèle d'énergie élastique de courbure. Des expériences de changement de forme du tore de Clifford illustrent par ailleurs la propriété d'invariance conforme de cette énergie. Cette propriété se traduit en outre pour les vésicules de genre topologique supérieur à 1 par le phénomène de diffusion conforme, qui est ici observé pour la première fois. L'observation de fluctuations thermiques importantes de vésicules de genre topologique élevé, analysée dans le cadre d'un modèle géométrique simple, illustre d'une autre façon la spécificité des vésicules de topologie non sphérique pour le problème des formes d'équilibre.

Phospholipidic vesicles are made of fluid, closed membranes. Their equilibrium shapes can be calculated using a curvature elastic energy. The validity of such a the¬oretical description is st udied by comparison with experimental observations of vesi¬cles of non spherical topology. Observations of new stable equilibrium shapes show that metastable shapes predicted theoretically must also be taken into account. Some unpredicted observed shapes are studied using a new numerical approach, which fully confirm the validity of the curvature elasticity model. Shape transfor¬mations experiments of the Clifford torus moreover prove the conformai invariance of the energy. This property lias a striking theoretical consequence for vesicles of topological genus greater than 1, called conformai diffusion, first observed in this study. The observation of strong thermal fluctuation of vesicles of high topological genus, which is analysed using a simple geometrical model, is another novel feature of vesicles of non spherical topology.