Résultats des mesures par micromanipulation et leur interprétation 88

P. Girard a d'abord étudié l'eet de l'incorporation de la protéine sur le module de courbure κp de la membrane. Il a mesuré le module de courbure de membranes SOPC ou EPC-EPA 9 :1 contenant diérentes concentrations d'ATPase-Ca2+. La diérence entre ce module de courbure κp et celui de la membrane sans protéines κ0est représentée dans la gure 4.12. On remarque que, comme prévu par diérents modèles théoriques κp = κ − ^φ0Ξ2

kBT [Leibler, Andelmann, RTP], l'introduction de la protéine dans la membrane réduit le module de courbure de celle-ci. En utilisant un t linéaire des résultats de la gure 4.12, on peut estimer la valeur du paramètre de couplage de la densité de

4.4. Résultats de la mesure sur l'ATPase-Ca2+ 89 protéines à la courbure de la membrane Ξ, qui vaut Ξ = 1, 1 ± 0, 3 × 10−28J.mpour les membranes SOPC et Ξ = 0, 8 ± 0, 2 × 10−28J.m pour les membranes EPC :EPA.

Fig. 4.12. Variation du module de courbure ∆κ = κ0− κp en fonction de la densité de protéines Serca1a incorporées. [Girard, 2004]

P. Girard a aussi fait des mesures comparatives sur des membranes contenant l'ATPase-Ca2+entre les cas où les protéines sont actives ou inactives. La mesure corres-pondant au cas passif est faite en absence d'ATP, tandis que la mesure correscorres-pondant au cas actif est faite en présence de 1 mM d'ATP dans la solution de glucose formant le milieu extérieur de la vésicule. Dans ce cas seules les protéines qui ont leur site de xa-tion de l'ATP orienté du côté externe sont actives. L'incorporaxa-tion des protéines étant symétrique, ceci correspond à la moitié des protéines contenues dans la membrane. La gure 4.13 représente l'évolution de la tension membranaire en fonction de la variation de l'excès d'aire aspirée dans la pipette en présence et absence d'ATP. On remarque que l'activité protéique réduit sensiblement la pente de la courbe en échelle semilogarith-mique, et de façon encore plus importante que pour la BR. Ce résultat peut s'interpréter comme précédemment en introduisant une température eective Tef f ≃ 3 × T pour une densité de protéine φ0 = 2, 9.1015m−2. Ceci traduit également une amplication active des uctuations.

Contrairement au cas de la BR où la densité de protéines incorporées ne semblait pas inuencer ni le module de courbure de la membrane, ni les eets actifs, la den-sité d'ATPase-Ca2+ modie l'amplitude de ces eets. La gure 4.14 montre l'évolution de la variation relative de la température eective par rapport à la température ther-modynamique ∆T

T = ^Tef f−T

T en fonction de la densité de protéines incorporées dans des membranes SOPC (carrés noirs) et EPC :EPA (ronds clairs). On voit que la valeur de la température eective augmente avec la densité de protéines incorporées. Un t linéaire de cette augmentation en utilisant l'expression de la température eective donnée par la théorie RTP avec dipôle hydrodynamique permet de mesurer la valeur de ce dipôle hydrodynamique. P. Girard avait ainsi obtenue Pa = 9, 0 ± 1, 0 × kBT pour SOPC, et Pa = 8, 3 ± 0, 7 × kBT pour la composition EPC :EPA 9 :1.

90 Chapitre 4. Mesures des propriétés physiques des membranes actives par micropipettes : Rappels

Fig. 4.13. Mesure de la tension membranaire en fonction de la variation de l'excès d'aire, en échelle semilogarithmique en absence d'ATP (ronds) et en présence de 1 mM d'ATP dans le milieu extérieur (carrés noirs). [Girard, 2004]

Fig. 4.14. Variation relative de la température eective en fonction de la densité adi-mensionnée ¯φ = w2φ d'ATPase-Ca2+ reconstituée dans des vésicules SOPC (a), et des vésicules EPC :EPA 9 :1 (b). Les courbes représentent le t des points expérimentaux par l'expression de la température eective issue de la théorie RTP avec dipôle hydro-dynamique. Ce t donne : Pa= 9, 0 ± 1, 0 × kBT pour SOPC, et Pa = 8, 3 ± 0, 7 × kBT pour la composition EPC :EPA. [Girard, 2004]

4.5 Conclusion

Les expériences d'aspiration par micropipette ont permis de mettre en évidence l'existence d'une amplication des uctuations due à l'activité des pompes protéiques. Elles ont permis de quantier cette amplication par la mesure d'une température ef-fective qui est de l'ordre de 2 × T pour la BR, et de 3 × T pour l'ATPase-Ca2+. Ces

4.5. Conclusion 91 mesures sont cohérentes avec les prédictions du modèle RTP avec dipôle hydrodyna-mique. Ce dipôle a pu être mesuré pour l'ATPase-Ca2+ et est de l'ordre Pa = 9kBT. Son estimation pour la BR donne une valeur du même ordre de grandeur.

La technique de micropipette permet de révéler des eets hors-équilibre dans les membranes actives. Cependant, elle ne permet pas de déterminer à quelles échelles de longueur ces amplications sont dominantes. En eet, comme on a vu dans le chapitre 3, plusieurs modèles théoriques prévoient l'existence d'une température eective, en prenant des couplages diérents. Pour comparer les prédictions de ces diérents modèles, il est nécessaire de quantier ces amplications en fonction de la longueur d'onde. Ceci nécessite la mesure du spectre de uctuations des membranes actives. C'était l'objectif de mon travail de thèse.

92 Chapitre 4. Mesures des propriétés physiques des membranes actives par micropipettes : Rappels

CHAPITRE 5

Spectroscopie de uctuations de vésicules géantes passives

A

partir de la détection de contours d'une vésicule géante, on peut mesu-rer le spectre de uctuations de celle-ci, c'est à dire la variation de l'amplitude des uctuations en fonction du vecteur d'onde. Ce spectre permet de mesurer les para-mètres physiques qui caractérisent une membrane passive, sa tension et son module de courbure, de façon non-intrusive. Pour cela il faut comparer ces mesures aux prédictions des modèles théoriques.

Il faut trois étapes pour pouvoir mesurer les propriétés d'une membrane par l'analyse de contours d'une vésicule :

 Formation de l'image du contour de la vésicule uctuante, puis la détection d'un ensemble de contours statistiquement représentatif de la dynamique des uctua-tions.

 Mesure de l'amplitude moyenne des diérents modes de déformation du contour par transformée de Fourier de la série de contours détectés.

 Analyse du spectre de uctuations pour mesurer les caractéristiques physiques de la membrane.

Nous allons présenter dans cette section le principe de cette méthode de mesure, implé-mentée dans notre laboratoire par J. Pécréaux [Pécréaux et al., 2004, Pécréaux, 2004], ainsi que les mesures qu'il a eectuées sur des vésicules purement lipidiques. Nous ni-rons en décrivant les résultats que nous avons obtenus en utilisant ce système sur des membranes passives.

94 Chapitre 5. Spectroscopie de uctuations de vésicules géantes passives

Dans le document Physique des membranes actives : Mesure de spectres de fluctuations. (Page 89-95)