Fluctuations et déstabilisation d'une bicouche lipidique supportée
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
We study experimentally the dynamical properties of a supported lipid bilayer. The structure and equilibrium properties of single and double bilayers are studied by neutron reflectivity. The submicronic fluctuation spectrum of a "floating" bilayer is studied by off-specular X-ray scattering: its surface tension, bending modulus and, for the first time with this technique, the inter-membrane potential can be determined. Using fluorescence microscopy, we show that this single bilayer can form vesicles. Its destabilisation can occur either at the main gel-fluid transition of the lipids, and can be interpreted in terms of a drop of the bending rigidity, or under an AC low-frequency electric field applied in the fluid phase. In that last case we also study the effect of the electric field at the molecular length scale by neutron reflectivity. In both cases, the detabilisation leads to the formation of relatively monodisperse vesicles, which could give a better understading of the formation mechanism, and eventually allow better control of the preparation process. In a last part, we study the lateral diffusion of lipids in the supported bilayer thanks to fluorescence recovery after photobleaching. Measuring the diffusion coefficient as a function of temperature enables one to spot the gel-fluid transition; our results suggest that it could be lowered by a few degrees for a single bilayer supported on a glass substrate.
Abstract FR:
Nous présentons une étude expérimentale des propriétés dynamiques de bicouches lipidiques supportées. La structure et les propriétés à l'équilibre de simples et double-bicouches sont étudiées par réflectivité de rayonnement (neutrons et rayons X). La diffusion hors-spéculaire de rayons X permet d'étudier le spectre de fluctuations submicronique d'une bicouche "flottante", fluctuant quelques nanomètres au dessus d'une bicouche greffée: la tension de surface, le module de courbure et, pour la première fois par cette technique, le potentiel d'interaction intermembranaire sont déterminés. Nous montrons par microscopie de fluorescence que cette bicouche unique peut former des vésicules. Sa déstabilisation peut avoir lieu au passage de la transition gel-fluide des lipides, ou sous l'effet d'un champ électrique basse fréquence appliqué en phase fluide. Dans ce dernier cas nous étudions également l'effet du champ à l'échelle moléculaire par réflectivité de neutrons, et déterminons les conditions du décollement. Dans les deux cas, la déstabilisation conduit à des vésicules dont la taille relativement homogène pourrait permettre d'élucider le mécanisme de formation, et de mettre au point une technique de préparation plus contrôlée. Une dernière partie de ce travail concerne l'étude de la diffusion latérale des lipides dans la bicouche, par recouvrement de fluorescence. La transition gel-fluide peut être repérée grâce à la mesure du coefficient de diffusion en fonction de la température; nos résultats suggèrent son abaissement de quelques degrés pour une bicouche supportée sur une lame de verre.