Diffusion de rayons X sur une membrane unique : potentiel d'interaction et effets du champ électrique

X-ray scattering on a floating membrane : interaction potential and effects of an electric field

• Auteur / Autrice : Arnaud Hemmerle
• Direction : Thierry Charitat, Jean Daillant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 24/09/2013
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Roland Netz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Hebraud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurence Salomé, David Lacoste

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluctuations (physique)

Rayons X -- Diffusion

Champs électriques

Membranes lipidiques

Mots clés libres

Membranes

Fluctuations thermiques

Physique statistique

Biophysique

Electrostatique

Membranes

Thermal fluctuations

Statistical physics

Biophysics

Electrostatics

Résumé

Nous avons déterminé par diffusion de rayons X le potentiel d’interaction entre deux bicouches, une première adsorbée sur un substrat solide et une deuxième flottant à proximité. Nous montrons que les interactions dans ces systèmes fortement hydratés sont deux ordres de grandeur plus faibles que dans les travaux précédents menés sur des phases multilamellaires. Cette caractéristique est attribuée à la répulsion électrostatique due à la faible fraction de lipides ionisés. Nous avons de plus accès aux potentiels de répulsion entropique, et testons les différents modèles théoriques existants.Les effets d’un champ électrique sur les membranes ont également été étudiés. Nous montrons que le champ induit une tension négative et une rigidité positive, et mène à la déstabilisation d’une bicouche supportée sous certaines conditions.Finalement, nous mesurons les propriétés de membranes chargées par diffusion de rayons X, nous permettant d’accéder aux limites de la théorie de Poisson-Boltzmann.

We have determined by grazing incidence X-ray scattering the interaction potential between two lipid bilayers, one adsorbed on a solid surface and the other floating close by. We find that interactions in this highly hydrated system are two orders of magnitude softer than in previously reported work on multilayer stacks. This is attributed to the weak electrostatic repulsion due to the small fraction of ionized lipids in defectless supported bilayers. We also access the entropic repulsion potentials, allowing us to discriminate between the different existing models.The effects of an electric field on the properties of membranes have also been studied. We show that the field induces a negative tension and an increase of the rigidity. We also show that it is possible to destabilize a supported bilayer by an electric field under certain conditions.Finally, we measure the properties of charged membranes using X-ray scattering, giving access to the limits of the Poisson-Boltzmann theory.