Monocouches de Langmuir

Le recours aux monocouches de Langmuir a permis d’investiguer les propriétés des phospholipides monofluorés avec un système lipidique différent des bicouches, soit les films monomoléculaires. Des études d’isothermes de compression ont été réalisées

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avec des monocouches de 4F-DMPC, de 7F-DMPC ainsi que de mélanges F- DMPC/DMPC et les résultats ont été comparés à ceux obtenus avec des monocouches de DMPC. Cette technique permet d’évaluer l’évolution de la pression de surface de différents films monomoléculaires à une température constante.

La Figure 4.10 présente les isothermes de compression obtenues pour des monocouches de 4F-DMPC (A) et de 7F-DMPC (B) en mélange avec la DMPC à différents rapport F-DMPC/DMPC. Dans tous les cas, la forme de la courbe est similaire, ce qui suggère que les monocouches de F-DMPC suivent le même type de comportement que celles de DMPC. Trois des quatre phases peuvent être observées : la phase liquide expansée, la phase liquide condensée ainsi que le bris de la monocouche. Le plateau correspondant au passage des lipides de la phase liquide expansée à condensée est aussi visible du fait de la réalisation des expériences à 7 °C. La phase gazeuse n’est pas observée puisque l’aire moléculaire n’est pas suffisament grande au début de l’isotherme pour permettre de visualiser cette zone.

Figure 4.10. Isothermes de compression de monocouches de 4F (A) et de 7F-DMPC (B)

en mélange avec la DMPC à 7 °C à l’interface air-eau.

Pour les monocouches composées exclusivement de F-DMPC (Figure 4.10, courbes en bleu), les isothermes ont une forme similaire à celle de la DMPC (Figure 4.10, courbes en noir), mais sont décalées d’environ 12 Å2/molécule vers les aires

0 10 20 30 40 50 60 30 50 70 90 110 130 150 0 10 20 30 40 50 60 30 50 70 90 110 130 150 P re s s io n d e s u rf a c e ( m N /m 2)

Aire moléculaire (Å2_/molécule)

A. 4F-DMPC P re s s io n d e s u rf a c e ( m N /m 2)

Aire moléculaire (Å2_/molécule)

B. 7F-DMPC 100% 4F 25% 4F 10% 4F 5% 4F DMPC 100% 7F 25% 7F 10% 7F 5% 7F DMPC

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moléculaires plus élevées. Cela montre que l’incorporation d’un atome de fluor à la DMPC induit un désordre significatif dans les monocouches formées de ces phospholipides. Ce désordre est aussi visible par la pression de surface au bris de la monocouche, qui est plus faible pour les dérivés fluorés que pour la DMPC. En effet, alors que le bris d’une monocouche de DMPC à 7 °C survient à une pression de surface d’environ 54 mN/m2

, les bris de celles de 4F-DMPC et de 7F-DMPC se produisent respectivement à une pression de surface de 49,5 et de 48,0 mN/m2.

L’étude de mélanges F-DMPC/DMPC à différents rapports (1/3, 1/9 et 1/19) pour deux dérivés monofluorés de la DMPC (4F et 7F-DMPC) confirme les effets observés en spectroscopie infrarouge et en RMN des solides. Leurs isothermes de compression sont similaires à celle de la DMPC, avec de légères perturbations, plus marquées pour la 7F-DMPC. Des monocouches formées d’un mélange contenant jusqu’à 25% de F-DMPC et au moins 75% de DMPC représentent donc un bon modèle pour mimer les membranes eucaryotes, au même titre que la DMPC.

4.8.3 Microscopie à angle de Brewster

La microscopie à angle de Brewster a été utilisée afin de visualiser ces films monomoléculaires in situ lors de leur compression. Pour les deux dérivés monofluorés de la DMPC (4F et 7F-DMPC), deux types d’échantillons ont été étudiés : des monocouches formées exclusivement de F-DMPC ainsi que celles formées d’un mélange F-DMPC/DMPC (1/3). Les images résultantes ont été comparées entre elles et avec celles obtenues pour des monocouches de DMPC.

La Figure 4.11 présente, pour chacun des types d’échantillons étudiés, une image obtenue dans la région du plateau de l’isotherme de compression. Cette région permet de bien visualiser la formation de régions riches en lipides en phase liquide condensée (Figure 4.11, zones en gris clair), entourées de zones plus foncées, représentant les lipides en phase liquide expansée. Pour les cinq images, des zones riches en lipides en

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phase liquide condensée sont présentes, nombreuses et relativement homogènes. Toutefois, la taille de ces domaines varie légèrement selon la présence de lipides fluorés. En effet, les domaines de lipides plus condensés, donc les zones plus claires sur les images, sont de taille légèrement plus faible dans le cas de monocouches formées exclusivement de F-DMPC (Figure 4.11B et D) que pour les monocouches de DMPC. Cela concorde avec les isothermes de compression, suggérant que l’atome de fluor induit un désordre significatif au sein des monocouches de phospholipides. Les images obtenues lors de l’étude de mélanges comportant 25% de F-DMPC montrent cependant que les domaines formés sont de taille intermédiaire, similaire à celle des domaines formés par la DMPC. De plus, la taille des domaines riches en lipides en phase liquide condensée observés dans ces deux images est aussi homogène que celle des échantillons composés d’un seul type de phospholipide. Cela démontre l’homogénéité des mélanges, un élément qui confirme aussi que ceux-ci se comportent de façon très similaire à la DMPC et pourraient être utilisés comme sonde membranaire.

Figure 4.11. Images de microscopie à angle de Brewster pour la DMPC (A), pour la 4F-

DMPC seule (B) et en mélange avec la DMPC dans un rapport F-PC/PC de 1/3 (C) et pour la 7F-DMPC seule (D) et en mélange avec la DMPC dans un rapport F-PC/PC de

A. 100% DMPC 50 µm B. 100% 4F-DMPC C. 25% 4F-DMPC D. 100% 7F-DMPC E. 25% 7F-DMPC

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1/3 (D). Images prises lors du plateau du passage des lipides de la phase liquide expansée à condensée d’une isotherme de compression à 7 °C.

Faute de temps et de matériel, les quatre autres dérivés monofluorés de la DMPC n’ont pas fait l’objet d’études en film monomoléculaires, mais il serait intéressant, pour la suite des travaux, d’effectuer de telles analyses. Elles permettraient de s’assurer de l’homogénéité de mélange F-DMPC/DMPC pour tous les dérivés et de visualiser l’effet de la monofluoration aux extrémités des chaînes acyle (positions 2 et 14), qui causent des perturbations plus importantes.

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