Étude de systèmes membranaires pour le développement de micro-capteurs parallélisés : application à la mesure d’intéractions protéines-membrane et cellule-anticorps

Study of membrane systems for the development of parallelised multisensors : measuring protein-membrane and cell-antibody interactions

• Auteur / Autrice : Emmanuel Suraniti
• Direction : Roberto Calemczuk
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique pour les sciences du vivant
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

Pendant cette thèse, nous avons utilisé des membranes-modèle pour différents types de bicouches lipidiques naturelles, dans l'optique du développement de multicapteurs permettant le suivi en parallèle et en temps réel d'interactions membranaires grâce à l'imagerie de résonance de plasmon de surface (SPRi). Nous avons développé un multicapteur présentant différentes bicouches membranaires hybrides (HBM), et avons observé que l'interaction du cytochrome-c avec les membranes de charge négative suit un mode coopératif. Nous avons vu qu'un processus catalytique peut entrer en jeu lors de la formation de HBMs par fusion de vésicules, et avons optimisé les paramètres pour une construction rapide de celles-ci sur la surface du capteur (0,5cm2). L'observation de la rupture de vésicules géantes sur des surfaces hydrophobes a amené des informations sur la dépendance de cet effet en fonction de la composition des vésicules. Nous avons également utilisé des vésicules géantes comme modèles de cellules vivantes en interaction avec des surfaces biologiques pour vérifier que notre système SPRi est capable de les détecter. Nous avons alors développé un système capable de détecter et capturer différents types de lymphocytes en faible concentration (10000 cellules/mL dans 500IlL). Une couche de lipide couvrant la surface permet d'améliorer la spécificité de capture, si bien qu'on peut imaginer à brève échéance de pouvoir détecter de faibles populations de cellules spécifiques dans un échantillon biologique.

This thesis deals with the use of model membranes for mimicking different kind of naturallipid bilayers, in order to develop biochips on which different interactions can be followed in parallel and in real-time by use of Surface Plasmon Resonance Imaging (SPRi). On the first hand, we developed a multisensor presenting different hybrid bilayer membranes(HBM), and saw that the interaction ofcytochrome-c with negatively charged membranes is cooperative. We discovered that a catalytic process can occur during the formation ofHBM by vesicle fusion, and found the best parameters to build complete HBMs in our 0,5cm2 sensor in less than half an hour. The study of giant vesicles' rupture on hydrophobic surfaces permitted us to collect information about the vesicle composition dependence ofthis catalytic effect. On the second hand, we used giant vesicles to mimic live cells in interaction with biological surfaces, in order to check whether our SPRi system was able to detect it. Then, we developed a multisensor able to specifically detect and capture different kind of lymphocytes in concentrations as low as 10000cells/mL in a 500llL sample. A lipid membrane covering the sensors' surface permits to enhanced the specificity of the interactions, allowing us to imagine that in the near future our system will be helpful for detecting minute amounts of specific cells in a natural sample.