Interaction between inclusions mediated by surfactant membranes and changes in the local order of the acyl chains

par Elise Azar

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Doru Constantin.

Soutenue le 14-12-2016

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec Laboratoire de Physique des Solides (Orsay, Essonne) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement opérateur d'inscription) .

Le président du jury était Paolo Galatola.

Le jury était composé de Doru Constantin, Paolo Galatola, Emmanuelle Lacaze, Thierry Charitat, François Ribot, Brigitte Pansu.

Les rapporteurs étaient Emmanuelle Lacaze, Thierry Charitat.

  • Titre traduit

    Etude de l'interaction entre des inclusions médiée par des membranes de surfactant et le changement des paramètres d'ordre des chaînes alkyles


  • Résumé

    Pendant les dernières décennies les chercheurs ont étudié l'interaction entre des inclusions membranaires avec leur environnement et plus particulièrement avec la bicouche lipidique. On trouve dans la litérature beaucoup d'études théoriques et de simulations numériques sur ce sujet mais très peu d'expériences ont été menés là-dessus.Nous avons effectué des études systématiques afin de quantifier le potentiel d'interaction entre deux types d'inclusions au sein de la même couche et entre des couches adjacentes de plusieurs types de membranes ceci en variant surtout la concentration de particules dopantes, mais aussi d'autres paramètres pertinents : le type de tensioactif, l'épaisseur de la membrane, le contenu en cholestérol, la température, le degré d'hydratation. Pour cette fin nous avons utilisé la diffraction des rayons X aux petits angles et nous avons constaté que le potentiel d'interaction peut être décrit par une exponentielle décroissante en fonction de la concentration et de la température d'inclusion et qu'il dépend largement de la teneur en cholestérol et du degré d'hydratation.D'autre part, nous avons étudié l'effet de la gramicidine, un peptitde membranaire, sur l'ordre local des chaînes acyles de lipides et de tensioactifs. Cette étude a été menée en utilisant deux techniques différentes: en premier lieu la résonnance magnétique nucléaire, (DROSS-NMR) qui permet de détecter le changement d'ordre dans l'orientation des chaînes acyles, et en second lieu par diffraction des rayons X aux grands angles afin de déterminer le changement d'ordre dans la position des chaînes acyles. Nous avons trouvé que le dopage de la gramicidine dans les membranes rigidifie les chaînes acyles et dans un cas aussi les têtes polaires et en plus induit une modification de l'ordre local de ces chaînes.


  • Résumé

    For years scientists have been studying the interaction of membrane inclusions with their environment and more particularly with the lipid bilayer.This field has been based on theoretical approaches and numerical simulation and lack experiments.We performed systematic studies in order to quantify the interaction potential between two types of inclusions within the same layer and between adjacent layers in several kinds of membranes and tried to elucidate the influence of the relevant parameters: the type of lipids or surfactants, the cholesterol content, the hydration degree, the type of inclusions and the membrane thickness using small-angle X-ray scattering. We found that the interaction potential can be described by a decreasing exponential as a function of inclusion concentrations and temperature and depends largely on the cholesterol content and hydration degree.On the other hand, we also studied the effect of the peptide inclusions on the local order of lipid and surfactant acyl chains using two different techniques: DROSS-NMR technique to detect the changes in the orientational order and WAXS technique to detect the changes in the positional order of the acyl chains. We found that inserting these peptides inclusions within the membrane rigidifies the acyl chains and sometimes even the headgroups and modifies their local order.



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