Dynamique et catalyse dans des modèles photosynthétiques de chromatophores reconstitués

par Yannick Delahaye

Thèse de doctorat en Stratégies d'exploitation des fonctions biologiques

Sous la direction de Jean-Marc Laval.

Soutenue en 2006

à Compiègne .

mots clés

• Biocatalyse
• Immobilisation
• Biomimétisme
• Nanobiotechnologie
• Protéoliposomes
• Enzymes
• Enzymologie
• Transport d'électrons
• Mimétisme
• Nanotechnologie
• Membranes (biologie)
• Chromatophores
• Rhodobacter sphaeroides
• Liposomes
• Électrochimie
• Électrodes -- Alumine
• Photosynthèse

Résumé

Ce travail s'insère dans la mise en place d'une nouvelle méthode d'étude de la dynamique des échanges d'électrons dans les membranes biologiques, et correspond à la phase d'introduction progressive de différents éléments biologiques dans un modèle biomimétique membranaire. Notamment, il a consisté à réaliser l'incorporation et la détection électrochimique de la chaîne photo synthétique de la bactérie pourpre Rhodobacter sphaeroides, dans un modèle de bicouche artificielle supportée par une électrode. La stratégie proposée pour créer cette structure biomimétique est d'accumuler des protéoliposomes à l'intérieur de l'électrode d'alumine microporeuse, dont la surface des pores a été préalablement fonctionnalisée, et de provoquer leur fusion par un agent extérieur. Plutôt que d'envisager la reconstitution de chaque oxydoréductase de manière individuelle, les protéoliposomes sont formés par le réarrangement structural des chromatophores (vésicules bactériennes), dont la paroi contient la totalité de l'appareil photo synthétique, avec des vésicules lipidiques. Par ailleurs, des mesures électrochimiques ont permis de mettre en évidence la fonctionnalité d'une partie des centres réactionnels ainsi reconstitués.

Titre traduit

Dynamics and catalysis in photosynthetic models of chromatophores reconstituted

Résumé

This work fits into the implementation of a new method of study of the dynamics of the exchanges of electrons in the biological membranes, and corresponds to the phase of progressive introduction of various biological elements in a biomimetic membrane model. Notably, it consisted in realizing the incorporation and the electrochemical detection of the photosynthetic chain of the purple bacteria Rhodobacter sphaeroides, in a model of artificial bilayer supported by an electrode. The strategy proposed to create this biomimetic structure is to accumulate proteoliposomes inside the electrode of microporous alumina, the surface of pores of which was beforehand functionalized, and to cause their fusion by an outside agent. Rather than to envisage the reconstruction of every oxydoreductase in an individual way, proteoliposomes is formed by the structural rearrangement of chromatophores (bacterial vesicles), the wall of which contains the totality of the photosynthetic chain, with lipid vesicles. Besides, electrochemical measures allowed bringing to light the functionality of a party of the reaction centers so reconstituted.