Induced transmembrane voltage and electropermeabilization of cells in cultures in vitro

par Gorazd Pucihar

Thèse de doctorat en Biophysique

Sous la direction de Tadej Kotnik et de Justin Teissié.

Soutenue en 2006

à Toulouse 3 .

  • Titre traduit

    Potentiel électrique transmembranaire induit et électroperméabilisation de cellules en culture in vitro


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  • Résumé

    Quand une cellule est exposée à un champ électrique externe, la tension électrique transmembranaire (ITV) est modifiée. Pendant l'exposition, l' ITV se superimpose au potentiel de repos (RTV) et quand la somme des deux tensions excède une valeur critique, la perméabilité de la membrane cellulaire augmente transitoirement localement. Ce phénomène est désigné comme electropermeabilisation. Dans beaucoup d'applications de l'electropermeabilisation une permeabilisation efficace et en même temps réversible est essentielle. Ainsi, une prédiction de l'expérience, qui implique l'évaluation de l'amplitude de l'ITV pour déclencher la permeabilisation, est exigée. Le problème est critique dans des tissus, où la géométrie cellulaire est plus compliquée, les cellules sont assez proches pour affecter le champ électrique autour d'elles et elles sont souvent connectées entre elles. Dans tous ces cas, une description analytique de l'ITV n'est en général pas accessible et des méthodes numériques sont ainsi souvent la seule approche envisageable. En raison de la complexité de la structure tissulaire, les modèles sont macroscopiques, et on ne considère pas la structure cellulaire détaillée, ou en cas des modèles microscopiques, les modèles sont construits utilisant des formes géométriques simples (des semi-sphères, des cubes). Pour mieux comprendre comment le champ électrique interagit avec des tissus, nous avons construit les modèles microscopiques réalistes de cellules irrégulièrement formées, des groupes de telles cellules et des suspensions denses. Le travail a alors été développé sur le plan expérimental au niveau de la cellule isolée. Les mesures de cinétique de transport de membrane ont montré que l'electropermeabilisation avec des amplitudes d'impulsion ou des durées d'impulsion progressivement croissantes conduit à des transports accrus dans des cellules. Une large augmentation a été observée dans les milisecondes après le début d'une impulsion, suivie par une augmentation de fluorescence progressive. Les résultats mesurés sur un intervalle de temps de 400 µ S ont révélé que le transport à travers la membrane permeabilisée ne peut être détecté que 100 µ S après le début de l'impulsion. En plus, une dynamique différente d'augmentation de fluorescence pendant et après l'impulsion a été observée.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (171 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 163-171

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2006 TOU3 0294
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