Propriétés mécaniques de vésicules géantes fluctuantes

par Hélène Bouvrais

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Philippe Méléard et de John H. Ipsen.

Soutenue en 2011

à Rennes 1 en cotutelle avec l'Université européenne de Bretagne .


  • Résumé

    Les vésicules géantes sont un modèle des membranes biologiques souvent utilisées pour des études biophysiques, notamment pour étudier les propriétés mécaniques des bicouches lipidiques. Des développements ont été effectués sur le plan théorique avec la mise en place d'une analyse statistique des fluctuations membranaires permettant d'obtenir un module d'élasticité de courbure plus précis, et au niveau méthodologique avec l'amélioration de la méthode d'électroformation permettant de former des vésicules géantes à partir de différents types de liposomes ou protéoliposomes et de plus dans des conditions relevantes physiologiquement. Une première caractérisation des propriétés mécaniques de vésicules géantes dans des conditions physiologiques a été effectuée en étudiant la magainine. Sa présence conduit à un assouplissement de la bicouche par formation localement de régions à forte courbure à sa surface. Les mesures de l'élasticité de courbure peuvent aussi servir d'outil analytique capable de détecter des dégradations membranaires, comme illustré par l'étude de l'impact de différents fluorophores amphiphiles. L'étude des sels de sodium suggère une forte dépendance des propriétés mécaniques des bicouches de POPC avec la composition du solvant et démontre que la rigidité de courbure fait partie des paramètres qui sont perturbés par les solutions salines selon la série d'Hofmeister. Finalement les effets de l'activité de la pompe à sodium-potassium sur les fluctuations membranaires ont été étudiés. Une amplification des fluctuations de la membrane est observée, ce qui se reflète par une forte diminution de la rigidité de courbure. De plus, deux comportements différents des membranes actives semblent être discriminés : un état de “pseudo-équilibre” et un état “très éloigné de l'équilibre”.

  • Titre traduit

    Mechanical properties of fluctuating giant vesicles


  • Résumé

    The giant vesicles are a model of biological membranes often used in biophysical studies, for instance to investigate the mechanical properties of lipid bilayers. Improvements have been performed theoretically by use of a statistical analysis of the membrane fluctuations allowing to obtain a bending rigidity which is more precise, and regarding the electroformation method that allows now to form giant vesicles from different types of liposomes and proteoliposomes and furthermore under physiologically relevant conditions. A first characterization of the mechanical properties of GUVs under physiological buffer conditions has been presented with the magainin study. Magainin molecules induce a softening of the lipid bilayer by formation of local regions of high curvature on the membrane surface. The measurements of the bending rigidity can also be considered as an analytical tool enabling to detect membranes degradation, as illustrated by the study of the impact of different amphiphilic fluorophores. The study of sodium salts effects suggest a strong dependence of the mechanical properties of POPC bilayers on the solvent composition and demonstrates that the bending rigidity falls into the category of phenomena, which are perturbed by salt solutions according to the Hofmeister series. Finally the activity effects of the sodium-potassium pump on the membrane fluctuations have been studied. An enhancement of the membrane fluctuations is observed, as suggested by the major decrease of the bending rigidity. Besides, two distinct behaviors of the active membrane seem to be distinguished: a “pseudo-equilibrium” state and a “far-from-equilibrium” state.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (X-250 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 213-249

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Rennes I. Service commun de la documentation. Section sciences et philosophie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TA RENNES 2011/77
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