Suivi de modèles uniques à l'aide de nanocristaux semiconducteurs : méthodes et application à l'étude de la dynamique du récepteur de la glycine

Tracking of single molecules labeled with quantum dots : methods and application to the study of glycine receptors dynamics

• Auteur / Autrice : Marie-Virginie Ehrensperger
• Direction : Maxime Dahan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biophysique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Nanocristaux semiconducteurs

Diffusion latérale

Géphyrine

Suivi de molécules uniques

Récepteur de la glycine [RGly]

Neurones

Résumé

Le suivi de molécules uniques est utile pour comprendre le déroulement d’un processus biologique. Il permet de sonder des propriétés dynamiques inaccessibles pas des mesures d’ensemble. Nous présentons les nanocristaux semiconducteurs et montrons qu’ils permettent de combiner les avantages des autres marqueurs fluorescents avec une grande photostabilité et un très bon rapport signal à bruit. Nous exposons une approche de suivi automatique dédiée à ces nano-objets scintillants. Nous discutons les méthodes spécifiquement adaptées à l’analyse des trajectoires ainsi obtenues. Nous appliquons ces techniques d’imagerie ultrasensible à l’étude de la dynamique membranaire du récepteur de la glycine (RGly) dans les milieux vivants. Nous présentons une étude sur l’implication du cytosquelette dans la régulation du nombre de RGly aux synapses. Nous examinons les interactions entre le RGly et la géphyrine (sa protéine d’ancrage) dans des systèmes cellulaires modèles et caractérisons l’équilibre correspondant.

Single molecule tracking experiments are useful to understand biological processes since they give access to dynamic properties which are inaccessible with ensemble measurements. We present the properties of semiconductor quantum dots (QDs) and show how their superior brightness and photostability enable ultrasensitive biological imaging. Next, we introduce a new approach for automatically tracking QD-labeled membrane molecules which accounts for the blinking of the fluorescent probes and we discuss methods specifically adapted to analyse the obtained trajectories. Finally, we apply these sensitive imaging techniques to study glycine receptors (GlyR) lateral dynamics in live cells. We discuss a study on the regulation of GlyR number at synapses by the cytoskeleton. We also investigate the interactions between GlyR and gephyrin (its scaffolding protein) in model cellular systems and we characterize the corresponding equilibrium.