Forces et fluctuations en membranes planes, sphériques et tubulaires

par Camilla Barbetta

Thèse de doctorat en Physique théorique

Sous la direction de Jean-Baptiste Fournier.

Soutenue en 2010

à Paris 7 .


  • Résumé

    Les membranes lipidiques constituent des matériaux très particuliers: d'une part, elles sont très peu résistantes aux étirements microscopiques; d'autre part elles sont extrêmement flexibles, présentant des déformations même à des petites échelles. En conséquence, une portion de membrane possède un excès d'aire relatif à l'aire optiquement visible, qu'on appelle l'aire projetée. D'un point de vue mécanique, on peut alors distinguer trois tensions associées aux membranes lipidiques: la tension mécanique effective tau, associée à l'augmentation de l'aire projetée et au lissage des fluctuations; la tension sigma, associée à l'aire microscopique de la membrane et donc non-mesurable, mais couramment utilisée dans les prédictions théoriques; et son équivalent macroscopique mesuré à travers du spectre des fluctuations, r. Dans cette thèse, nous avons étudié, en utilisant le tenseur des contraintes projeté, si et sous quelles conditions il est justifié d'assumer tau = sigma. Nous avons étudié trois géométries (planaire, sphérique et cylindrique) et obtenu la relation tau approx sigma - sigma_0, où sigma_0 est une constante qui dépend seulement du plus grand vecteur d'onde de la membrane et de la température. En conséquence, nous concluons que négliger la différence entre tau et sigma est justifiable seulement pour des membranes sous grande tension. Nous avons étudié les implications de ce résultat à l'interprétation des expériences d'extraction de nanotubes de membrane. Finalement, la fluctuation des forces pour les membranes planes et pour des nanotubes de membranes a été quantifiée pour la première fois.

  • Titre traduit

    Forces and fluctuations in planar, spherical and tubular membranes


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Lipid membranes constitute very particular materials: on the one hand, they break very easily under microscopical stretching; on the other hand, they are extremely flexible, presenting deformations even at small scales. Consequently, a pièce of membrane has an area excess relative to its optically resolvable area, also called projected area. From a mechanical point of view, we can thus identify three tensions associated to lipid membranes: the mechanical effective tension tau, associated to an increase in the projected area and to the flattening of the fluctuations; the tension sigma, associated to the microscopical area of the membrane and thus non measurable, but commonly used in theoretical predictions; and its macroscopical counterpart measured through the fluctuation spectrum, r. In this dissertation, we have studied, using the projected stress tensor, whether and under which conditions it is justified to assume tau = sigma. We studied three geometries (planar, spherical and cylindrical) and obtained the relation tau approx sigma - sigma_0, where sigma_0 is a constant depending only on the membrane's high frequency cutoff and on the temperature; Accordingly, we conclude that neglecting the difference between tau and sigma is justifiable only to membranes under large tensions. We have studied the implications of this result to the interpretation of experiments involving membrane nanotubes. Finally, the force fluctuation for planar membranes and membrane nanotubes was quantified for the first time.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (222 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 145 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2010) 133
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