Comment mesurer la phase lipidique dans une bicouche – c’est-à-dire comment distinguer les phases lipidiques ([math] l_ {o} [/ math]) et lipidiques désordonnées ([math] l_ {d} [/ math])?

Il existe quelques méthodes différentes de détermination expérimentale et d’analyse des phases lipidiques. Habituellement, l’installation de base nécessite la construction d’une membrane plane, maintenue sur un support solide – une bicouche lipidique supportée (SLB). Cette membrane peut être constituée de lipides naturels ou synthétiques et, comme elle est beaucoup plus stable qu’une membrane «libre» incurvée, elle peut survivre à des sondages directs pendant des jours entiers. Qui plus est, un chercheur peut soumettre un SLB à des débits ou des vibrations élevés sans trop risquer d’endommager la membrane. Particulièrement d’utilisation, est que n’importe quel petit trou dans la membrane ne s’étendra pas et entraînera la destruction de la membrane entière.

Conception de base d’un SLB, de [1]

Ainsi, en ce qui concerne les techniques de mesure de la phase lipidique, il existe différentes approches disponibles, chacune adaptée à un système ou à un ensemble de paramètres spécifiques. Certains d’entre eux sont indirects, tels que l’utilisation de la fluorescence par réflexion interne totale (TIRF) [2], la diffraction des rayons X [3] ou encore les travaux récents de Mark Wallace sur les échelles de temps en microscopie à diffusion interférométrique [4].

Je n’entrerai pas dans les détails de ces techniques, mais examinera une approche plus commune: la microscopie à force atomique (AFM) .

L’AFM est, simplement, une technique (atomique) à haute résolution qui sonde directement la surface d’un matériau avec une pointe sur un cantilever. Au fur et à mesure que la pointe rencontre différentes rugosités ou hauteurs du matériau, elle va modifier la lecture de la force dont elle fait l’objet, ce qui peut être interprété ultérieurement.

Source de l’image: https://www.mtholyoke.edu/~menun…

Un exemple récent de ce phénomène particulièrement bien réalisé pour la surveillance de la phase lipidique vient du laboratoire Scheuring à Marseille (Bio-AFM-Lab). En ajoutant un mouvement oscillatoire à l’échantillon, ils ont obtenu des cycles de courbes force-distance (FvD), ce qui fait que la pointe entre en contact par intermittence avec la surface de l’échantillon. Le tracé FvD peut alors fournir des détails sur les propriétés mécaniques de l’échantillon, permettant le couplage de la mécanique topographique et quantitative de leur bicouche lipidique [5].

Ils ont pu utiliser cette technique pour trouver les forces de charge auxquelles la contribution du support solide était effectivement négligeable, et les forces élastiques étaient la réponse dominante (200 pN dans cette étude). Ils ont ensuite utilisé le module de Young des SLB pour calculer le module d’élasticité de la zone et la rigidité à la flexion pour l’échantillon dans différentes phases:


Où:

[math] E [/ math] est le module de Young (module d’élasticité)
[math] F [/ math] est la force exercée sur un objet sous tension
[math] A_ {0} [/ math] est la zone transversale originale à travers laquelle la force est appliquée
[math] \ Delta L [/ math] est le montant par lequel la longueur de l’objet change
[math] L_ {0} [/ math] est la longueur d’origine de l’objet.

(équation et texte de wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Yo…)

De [math] E [/ math], vous pouvez alors travailler sur le module d’élasticité de la zone ([math] k_ {A} [/ math]) et la rigidité de flexion ([math] k_ {c} [/ math]), théorie de la coquille mince:

[math] k_ {A} = Eh / (1 – v ^ {2}) [/ math]
[math] k_ {c} = Eh ^ {3} / 24 (1 – v ^ {2}) [/ math]

Ci-dessous figure de [5], montrant des images fausses couleurs et des lectures de section transversale à la frontière de la phase lipidique. Montré sont la topographie, la rigidité et la déformation.


On espère maintenant que cette technique, avec sa haute résolution spatiale et sa grande sensibilité, pourrait être utilisée pour identifier des domaines membranaires résistants aux détergents (autrefois des radeaux lipidiques) sur les surfaces cellulaires.

Les références

[1] Transitions de phase dans les bicouches lipidiques supportées étudiées par AFM
[2] Sondage de l’ordre membranaire et de la topographie dans les bicouches lipidiques supportées par combinaison de réflexion interne totale polarisation-force atomique microsc … – PubMed – NCBI
[3] Structure et propriétés cohésives des bicouches de sphingomyéline / cholestérol.
[4] Imagerie dynamique sans étiquette des nanodomaines lipidiques.
[5] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/…