Films isolés de mélanges contenant une forte proportion d’agrégats de

Les films interfaciaux contenant 96 % d’agrégats sont hétérogènes. Les structures que nous

avons observé à la surface du film ont une taille de quelques micromètres et sont donc

beaucoup plus grandes que les agrégats eux-mêmes. Cela indique que les agrégats

s’assemblent entre eux à l’interface. Ce phénomène d’agrégation à la surface du film a déjà

été observé pour les protéines non agrégées et pour les agrégats seuls (cf. paragraphe III.2.3).

Le comportement des films face aux changements de pressions dépend de la taille des

agrégats. Dans le cas des petits agrégats ayant un R

h

de 35 nm, les films sont résistants à des

pressions pouvant aller jusqu'à 1000 Pa, quelque soit la manière dont la pression est appliquée

(progressivement, instantanément ou cycle de pression). Cette valeur est dix fois supérieure à

la résistance des films formés par des agrégats de même taille en absence de protéines non

agrégées. Un exemple de film contenant 96 % de petits agrégats ayant un R

h

= 35 nm obtenu

durant un cycle de pression à 100 Pa sont représentées sur la Figure III.48.

100 Pa 100 Pa après un cycle

Figure III.48 : Exemple de film interfacial contenant 96 % d’agrégats de protéines avec un

R

_h

de 35 nm, obtenu en appliquant un cycle de pression 0 – 100 Pa – 0 – 100 Pa.

Nous observons des larges structures à la surface du film connectées entre elles qui semblent

couvrir la totalité de la surface. Nous observons également que la surface du film a la même

apparence avant et après le cycle : les structures à la surface sont à la même place. Ces

observations suggèrent donc la formation d’un réseau de type-gel.

Dans le cas des larges agrégats de protéines ayant un R

h

de 117 nm et 197 nm, la résistance

des films aux changements de pression ainsi que l’aspect des films dépendent de la manière

dont la pression est appliquée. En effet, lorsque la pression est appliquée instantanément, les

films formés sont instables puisqu’ils se rompent après 1 minute. Nous observons des

anneaux concentriques dont le centre se déplace rapidement vers la périphérie du film

(cf. Figure III. 49). Ce phénomène appelé drainage asymétrique induit une rupture rapide du

film [146-147]. Il n’est donc pas possible de réaliser des cycles de pression à une pression de

100 Pa sur les films contenant 96% des larges agrégats.

6s 16s 40s 1min

Figure III.49 : Evolution en fonction du temps d’un film interfacial obtenu à partir d’un

mélange contenant 96 % d’agrégats de protéines ayant un R

_h

de 197 nm pour une pression

directement appliquée de 100 Pa.

En revanche, lorsque la pression est appliquée progressivement, il est possible d’obtenir des

films à partir des mélanges contenant 96% de larges agrégats. La Figure III. 50 montre un

10µm

exemple de film interfacial formé à partir des mélanges ayant un R

_h

de 197 nm en fonction du

temps dans le cas d'une augmentation de pression progressive. La pression est augmentée par

pas de 10 Pa toutes les 10 minutes. A 40 Pa, un film se forme et nous le laissons évoluer

pendant 10 minutes (Figure III.50a). Ensuite, la pression est augmentée à 50 Pa et le film est

observé pendant 10 minutes. Nous observons qu'au début seule la périphérie du film est

affectée par l'augmentation de la pression. Plusieurs domaines sont présents dans la périphérie

du film, formant des structures hétérogènes. Ces domaines ressemblent à de petits dimples et

sont mobiles dans le film avec le temps (Figure III.50 b à e). Cela implique que ces domaines

ne sont pas accrochés à la surface du film. Nous observons également qu’ils coalescent entre

eux menant à des domaines plus grands. La mobilité des domaines ainsi que leur coalescence

entre eux ont également été observées pour d’autres pressions.

a) b) c) d) e)

Figure III.50 : Evolution au cours du temps d’un exemple de film interfacial obtenus à partir

de mélanges contenant 96 % d’agrégats de protéines avec un R

_h

de 197 nm. La pression est

appliquée progressivement (par pas de 10 Pa toutes les 10 minutes).

Ces observations montrent que pour les larges agrégats ayant un R

_h

de 197 nm, la quantité de

protéines non agrégées présentes dans le mélange (4%) n’est pas suffisante pour immobiliser

les structures, comme le montrent les domaines mobiles à la surface du film.

Les films interfaciaux obtenus à partir des mélanges contenant 94 % d'agrégats présentent des

larges structures à la surface du film quelle que soit la taille des agrégats. En revanche, la

résistance au changement de pression de ces films diminue quand la taille des agrégats

augmente. Les films contenant 94% d’agrégats ayant un R

h

de 35 nm sont résistants aux

changements de pression quelle que soit la manière dont la pression est appliquée. Dans le cas

50 Pa 16s 1min7s 1min24s 10min

40 Pa 10min

d’une augmentation progressive de la pression, ces films peuvent supporter des pressions

allant jusqu'à 1000 Pa alors que ceux contenant des agrégats avec un R

_h

de 71 nm peuvent

supporter des pressions allant jusqu’à 200 Pa.

Lorsqu’un cycle de pression (0- 100 Pa- 0- 100 Pa) est appliqué, ces films sont aussi

résistants. Un exemple de film contenant 94% d’agrégats avec un R

_h

de 35 et 71 nm est

représenté Figure III.51 lorsque des cycles de pression sont appliqués. Ces films peuvent

supporter des cycles de pression avec une pression maximale de 100 Pa. Nous observons

qu'après chaque cycle, la surface du film a la même apparence. Cela indique la présence d'un

réseau de type gel dans le film.

a) b)

100 Pa 100 Pa après un cycle 100 Pa 100 Pa après un cycle

Figure III.51 : Exemple de films interfaciaux contenant 94 % d’agrégats de protéines obtenus

en appliquant un cycle de pression 0 – 100 Pa – 0 – 100 Pa pour a) un R

_h

de 35 nm et

b) un R

h

de 71 nm.

Quant aux films interfaciaux contenant 94 % de larges agrégats ayant un R

h

de 117 nm et

197 nm, leur résistance aux changements de pression dépend de la façon dont la pression est

appliquée. Lorsqu’un cycle de pression (0 -100 Pa - 0 - 100 Pa) est appliqué, ces films se

rompent en quelques secondes, alors que lorsque la pression est augmentée de façon

progressive (par pas de 10 Pa), il est possible d’obtenir des films pendant plusieurs minutes.

Un exemple des films obtenus lors de l’augmentation progressive de la pression est représenté

sur la Figure III.52.

a) b) c)

Figure III.52 : Exemple de films interfaciaux contenant 94 % d’agrégats de protéines obtenus

pour a) R

h

= 117 nm ; b et c) R

h

= 197 nm. L’image a est prise 10 minutes après

l’augmentation de la pression. Les images b et c sont prises après l’augmentation de la

pression pendant l’évolution du film.

Les films contenant 94% d’agrégats avec un R

h

de 117 nm présentent des structures

immobiles avec le temps pour une pression donnée (Figure III.52a) contrairement à ceux

contenant des agrégats avec un R

h

de 197 nm où dans ce cas les structures sont mobiles à la

surface du film (Figure III.52b et 52c).

Les paragraphes suivants poursuivent l’étude des films de mélanges en considérant ceux

contenant une plus grande quantité de protéines non agrégées afin de déterminer la quantité à

partir de laquelle il y a à la fois formation d’un réseau de type gel et renforcement de la

stabilité des films.

La Figure III.53 montre un exemple de film interfacial obtenu à partir de mélanges contenant

90 % d’agrégats de protéines avec un R

_h

de 35 nm pour des pressions de 100 Pa et de 250 Pa

appliquées de manière progressive. Ces films sont hétérogènes, comme le montre la présence

de points blancs, généralement interprétés comme de larges structures d’agrégats [16]. Juste

après la formation du film, nous observons un dimple [16, 49, 141-142] au centre du film qui

y reste pendant le drainage du film (Figure III.53a). Ce phénomène est appelé drainage

centrosymétrique [16, 63]. Quand la pression est augmentée progressivement, le dimple

disparaît sans causer la rupture du film. De plus, seule la périphérie est immédiatement

affectée par l’augmentation de pression. Avec le temps, la différence d’aspect entre la

100 Pa 100 Pa 0s 100 Pa 25s

périphérie et le centre du film s’estompe et le film devient plus sombre avec toujours la

présence de points blancs (Figure III.53b). Ces films sont stables car ils peuvent être observés

pendant plusieurs minutes à une pression de 250 Pa. Le drainage centrosymétrique ainsi que

l’effet retard observé sur la surface du film pendant les changements de pression traduit le fait

que les films ont d’importantes propriétés viscoélastiques.

a) b)

Figure III.53 : Exemple de film interfacial obtenu à partir de mélanges contenant 90 %

d’agrégats de protéines avec un R

h

de 35 nm, quand la pression est augmentée de manière

progressive : a) à 100 Pa et b) à 250 Pa. Les images sont prises dix minutes après

l’augmentation de la pression.

De plus, ces films sont résistants aux changements de pression car ils peuvent supporter des

pressions allant jusqu’à 500 Pa quelle que soit la manière dont la pression est appliquée.

L’aspect des films diffère cependant selon que la pression est appliquée progressivement

(Figure III.53) ou instantanément. La Figure III.54 représente un exemple de film obtenu

lorsqu’un cycle de pression (0- 100 Pa- 0 - 100 Pa) est appliqué. Nous observons que ce film

présente des anneaux concentriques. Ce comportement classiquement observé pour les films

stabilisés par les protéines est indicatif d’interfaces viscoélastiques [63]. Cela indique que les

mélanges contenant 90% d’agrégats avec un R

_h

de 35 nm forment des couches viscoélastiques

à la surface du film. De plus, la présence du dimple centrosymmétrique (cf. Figure III.53a) est

significatif d’une interface viscoélastique. Ces deux points nous amènent à penser qu’un

réseau interfacial peut se former à partir des agrégats et des protéines non agrégées. Le fait

que nous n’observons pas visuellement le réseau à la surface du film peut s’expliquer par la

petite taille des agrégats et la résolution limitée (de l’ordre du µm) de la balance à films avec

laquelle les films sont générés.

100Pa 250Pa

Figure III.54 : Exemple de film interfacial contenant 90 % d’agrégats de protéines avec un

R

h

de 35 nm, obtenu en appliquant un cycle de pression 0 – 100 Pa – 0 – 100 Pa.

Un exemple de film obtenu à partir de mélanges contenant 90% d’agrégats de protéines ayant

un R

h

de 197 nm est montré sur la Figure III.55. Nous observons des larges structures

connectées entre elles à la surface du film. Ces films sont stables car pour une pression

donnée, ils peuvent être observés durant plus d’une heure. La pression peut être augmentée

progressivement jusqu’à 1500 Pa sans causer la rupture du film (Figure III.55 images de

a à c). Quand la pression est diminuée, le film garde l’apparence qu’il avait avant la

diminution de pression (Figure III.55d).

a) b) c) d)

Figure III.55 : Exemple de film interfacial obtenu à partir de mélanges contenant 90 %

d’agrégats de protéines avec un R

h

de 197 nm quand la pression est augmentée : a) 100 Pa,

b) 250 Pa, c) 1500 Pa et d) 250 Pa. Les images sont prises dix minutes après l’augmentation

de pression.

Lorsqu’un cycle de pression (0- 100 – 0 – 100 Pa) est appliqué sur les films (Figure III.56),

nous observons qu’après chaque cycle, la surface du film a la même apparence que celle avant

le cycle.

20µm

20µm

Figure III.56 : Exemple de film interfacial contenant 90 % d’agrégats de protéines avec un

R

h

de 197 nm, obtenu en appliquant un cycle de pression 0 – 100 Pa – 0 – 100 Pa.

Cela indique qu’il n’y a pas de réarrangement de structures à la surface du film puisqu’elles se

situent à la même place avant et après le cycle. Dans ce cas, nous pouvons considérer qu’il y a

formation d’un réseau de type gel dans le film. Ce phénomène renforce la stabilité du film car

la pression qu’il peut supporter (1500 Pa) est trois fois supérieure à celle observée pour des

films de protéines non agrégées (500 Pa).

III.4.3.2 Films isolés de mélanges contenant une quantité intermédiaire d’agrégats de

Dans le document Rôle des agrégats de protéines dans la formation et la stabilisation de mousses (Page 146-153)