Etude physique de quelques problèmes de biologie : de la molécule individuelle à la cellule vivante
Résumé
Des progrès récents dans la détection et la manipulation des molécules individuelles offrent de nouveaux outils pour étudier les molécules biologiques et leurs assemblages en conditions physiologiques. Ces outils permettent d'observer la dynamique, les états
conformationnels, et l'activité de molécules biologiques individuelles, non masqués par une moyenne d'ensemble. Dans ce cadre, je présente trois études que j'ai réalisées de 1998 à 2006.
La première concerne l'étude d'une protéine du cytosquelette, la spectrine. A l'aide d'un microscope à force atomique, nous suivons les états et les transitions de dépliement de protéines polymériques constituées de domaines identiques de la spectrine et montrons que le dépliement d'un domaine de spectrine peut se produire par étapes pendant son étirement.
Le second sujet porte sur l'organisation et la dynamique des membranes des cellules vivantes. Nous exposons une méthode fondée sur la spectroscopie de corrélation de fluorescence permettant de détecter des domaines membranaires. Nous revisitons les questions controversées dʹorganisation membranaire en étudiant une grande variété de marqueurs membranaires. Nous
montrons que les analogues fluorescents des sphingolipides et les protéines ancrées par un
glycosylphosphatidylinositol sont seulement confinés par des microdomaines dʹorigine lipidique.
En revanche, le récepteur à la transferrine est compartimenté à la fois par lʹorganisation lipidique et
le réseau du cytosquelette. Nous confirmons ainsi lʹexistence dʹune micro‐architecture dʹorigine
lipidique par des mesures sur cellules vivantes.
Pour améliorer la détection de molécules fluorescentes individuelles et réduire les volumes d'observation sous la limite de diffraction optique, nous utilisons des structures photoniques tels que des miroirs diélectriques ou des trous de taille sub‐longueur d'onde percés dans des films métalliques. A l'aide de ces structures, nous examinons la diffusion membranaire à l'échelle
nanométrique et en inférons la structure fine des membranes.
Enfin, je présente un projet de recherche sur la géométrie et la mécanique de l'épithélium
de l'embryon de drosophile lors de la morphogenèse. Ce projet vise en particulier à développer des
méthodes spécifiques pour mesurer et déterminer le rôle des forces de tension corticale du réseau
dʹacto‐myosine dans le remodelage des interfaces cellulaires.
conformationnels, et l'activité de molécules biologiques individuelles, non masqués par une moyenne d'ensemble. Dans ce cadre, je présente trois études que j'ai réalisées de 1998 à 2006.
La première concerne l'étude d'une protéine du cytosquelette, la spectrine. A l'aide d'un microscope à force atomique, nous suivons les états et les transitions de dépliement de protéines polymériques constituées de domaines identiques de la spectrine et montrons que le dépliement d'un domaine de spectrine peut se produire par étapes pendant son étirement.
Le second sujet porte sur l'organisation et la dynamique des membranes des cellules vivantes. Nous exposons une méthode fondée sur la spectroscopie de corrélation de fluorescence permettant de détecter des domaines membranaires. Nous revisitons les questions controversées dʹorganisation membranaire en étudiant une grande variété de marqueurs membranaires. Nous
montrons que les analogues fluorescents des sphingolipides et les protéines ancrées par un
glycosylphosphatidylinositol sont seulement confinés par des microdomaines dʹorigine lipidique.
En revanche, le récepteur à la transferrine est compartimenté à la fois par lʹorganisation lipidique et
le réseau du cytosquelette. Nous confirmons ainsi lʹexistence dʹune micro‐architecture dʹorigine
lipidique par des mesures sur cellules vivantes.
Pour améliorer la détection de molécules fluorescentes individuelles et réduire les volumes d'observation sous la limite de diffraction optique, nous utilisons des structures photoniques tels que des miroirs diélectriques ou des trous de taille sub‐longueur d'onde percés dans des films métalliques. A l'aide de ces structures, nous examinons la diffusion membranaire à l'échelle
nanométrique et en inférons la structure fine des membranes.
Enfin, je présente un projet de recherche sur la géométrie et la mécanique de l'épithélium
de l'embryon de drosophile lors de la morphogenèse. Ce projet vise en particulier à développer des
méthodes spécifiques pour mesurer et déterminer le rôle des forces de tension corticale du réseau
dʹacto‐myosine dans le remodelage des interfaces cellulaires.
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