Séparation de phases contrôlée dans des couches phospholipidiques supportées : vers des empreintes moléculaires

Controlled phase separation into supported phospholipid layer : toward molecular imprints

• Auteur / Autrice : Sébastien Boudard
• Direction : Gero Decher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie de fluorescence

Diffusion (physique)

Lipides

Annexines

Protéines

Impression moléculaire

Résumé

L’objectif de ce travail a été de développer une nouvelle technique d’impression moléculaire sur surface appliquée à des (bio)-macromolécules (protéines, ADN, etc. ). Cette approche repose sur un support d’impression de type couche phospholipidique (monocouche ou bicouche) dont la composition et les propriétés physico-chimiques permettent de contrôler la reconnaissance combinatoire de la molécule-cible et la mémorisation de l’empreinte par la température. Les caractéristiques de ces supports lipidiques assurent la réversibilité du processus d’impression basée sur la transition d’un mélange de lipides d’un état fluide vers un état gel et inversement. Pour cette raison, seuls des mélanges de lipides ayant une température de transition de phase proche de la température ambiante ont été utilisés. Des études de caractérisation physico-chimiques détaillées nous ont conduits à de nouvelles conclusions, notamment sur le mécanisme de formation des bicouches lipidiques supportées et la diffusion des lipides. Ensuite, le travail a été principalement consacré à l’étude de l’impression moléculaire d’annexine V sur des bicouches et monocouches lipidiques par différentes techniques de caractérisation (QCM-D, microscopie de fluorescence, AFM). L’utilisation de ces techniques complémentaires a permis d’obtenir des résultats très encourageants pour les bicouches et les monocouches qui suggèrent la présence des empreintes moléculaires mais sans aucune preuve directe des phénomènes réversibles de reconnaissance. Ainsi, la validation de notre approche nécessitera l’optimisation du système lipidique et l’utilisation de nouvelles techniques d’investigation.

The aim of this work was to investigate if supported lipid bilayers can be used as two-dimensional matrices for large templates (proteins, DNA, etc. ). This idea requires a liquid bilayer composed of at least two compounds to allow a phase separation in contact with a suitable template. The composition and the physicochemical properties permit to control the combinatorial recognition of the template and the freezing of the imprints by temperature. The features of the lipid supports assure the reversibility of the imprinting process based on the transition of a lipid mixture from the fluid state to the gel state and vice versa. We have carried out detailed physicochemical characterisations of several such systems with a phase transition temperature close to the ambient. This has led to new conclusions concerning the mechanism of bilayer formation. In addition we have demonstrated that the mobility of the lipids strongly depends on the lateral pressure of the upper leaflet of the bilayer, confirming existing hypothesis. We have also been able to demonstrate by various techniques (QCM-D, fluorescence microscopy and AFM) that the adsorbing template leads to a 2D-phase separation (patterning). However this remains a difficulty to prove that this structuration leads to reversible recognition events. The present work has been successful in narrowing down considerably the parameter space for future experiments. Thus, the validation of our approach will require the optimization of the lipid system and the use of new investigation techniques.