Microfluidique à gouttes pour l'étude du comportement de phases de gliadines de blé au sein de vésicules lipidiques

Droplet-based microfluidics to investigate wheat gliadins phase behavior within lipid vesicles

• Auteur / Autrice : Rémy Cochereau
• Direction : Denis Renard, Adeline Boire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des aliments
• Date : Soutenance le 13/12/2021
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biopolymères, Interactions, Assemblages BIA (Unité de recherche INRA - Université de Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Bernard Offmann
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Amélie Banc, Christophe Schatz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Baptiste Salmon, Fabienne Gauffre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gliadine

Blé

Oléosomes

Protéines végétales

Microfluidique

Mots clés libres

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Résumé

Au cours du développement du grain de blé, les protéines de réserve s'assemblent sous la forme de phases denses appelés corpuscules protéiques (CPs). Ces assemblages servent de réserve de carbone, de soufre et d'azote essentielles au développement du grain et de la plante. Malgré de nombreuses études, les mécanismes à l'origine de leur formation restent indéterminés. Des études in vitro récentes tendent à montrer que la séparation de phase liquide-liquide (LLPS) des protéines ainsi que des interactions protéine-membrane pourraient être impliquées dans la formation des CPs au sein du grain de blé. Cependant, l'influence des interactions protéine-membrane sur la LLPS des protéines de blé n'a pas encore été étudiée. De plus, la LLPS des protéines de blé a peu été étudiée dans des conditions proches des conditions biologiques en raison de leur faible solubilité dans l'eau. Ce projet de thèse a donc consisté à étudier l'assemblage de protéines de blé en présence d'une membrane modèle, dans des conditions proches des conditions biologiques. La γ-gliadine, une protéine de réservé du blé, a été caractérisée dans des solutions aqueuses s'approchant des conditions biologiques. Aussi, une technique microfluidique à base de gouttelettes a été développée pour encapsuler des macromolécules au sein de vésicules lipidiques composées d’une membrane modèle. Ce dispositif a été utilisé pour étudier la LLPS de la γ-gliadine dans des conditions aqueuses se rapprochant des conditions biologiques en présence d'une membrane modèle.

During wheat seed development, storage proteins assemble into dense bodies called protein bodies (PBs). These assemblies act as a storage of carbon, sulfur, and nitrogen essential for seed and plant development. Despite many studies, the mechanisms at the origin of their formation remain undetermined. Recent in vitro studies tend to show that the liquid-liquid phase separation (LLPS) of proteins, and protein-membrane interactions could be involved in the formation of PBs in wheat seeds. However, the influence of protein-membrane interactions on the LLPS of wheat proteins has not been yet investigated. In addition, the LLPS of wheat proteins remains under-studied in solvent conditions close to biological conditions because of their low solubility in water This thesis project aimed to study the assembly of wheat proteins in presence of a model membrane, in conditions approaching biological conditions. γ-gliadin, a wheat storage protein, was characterized in aqueous solutions approaching biological conditions. Also, a droplet-based microfluidic technic was developed to encapsulate macromolecules within lipid vesicles composed of a model membrane. This device was used to study the LLPS of γ-gliadin in aqueous conditions approaching biological conditions in presence of a model membrane.