Study of interfacial properties of Apolipoprotein A-I: characterization of this organization in lipidic Langmuir films

Etude des propriétés interfaciales de l’Apolipoprotéine A-I : caractérisation de son organisation dans les films lipidiques de Langmuir

Lionel Chieze (1)

1 IPR - Institut de Physique de Rennes

This work belongs to the global study of interfacial properties of amphipathic repeats with Langmuir through. We work about Apolipoprotein A-I which belongs to the exchangeable apolipoprotein family. Proteins of this family are implied in cholesterol metabolism. Their sequences are mainly 11 amino-acids repeats, which form amphipathic α-helix for the formation of membrane around hydrophobic lipids. Ellipsometry, surface pressure measurements, IR spectroscopy (PM-IRRAS) and AFM microscopy were performed. We show that Apo A-I is inserted in LE phase (Expanded Liquid) of zwitterionic lipids (DPPC and DOPC), but is inserted in both LE and LC (Condensed Liquid) phases of anionic lipid (DPPG) with different conformation/orientation. Statistical analyses of form and spatial distribution of protein clusters over AFM images reveal that both charge and phase effects are present at the microscopic scale. On the basis of this microscopic study, we suggest an auto-assembling model for proteins organization in phospholipid monolayers. Finally, we compared Apo A-I with others proteins of the same family (Apo A-II) or others (Dystrophin sub-domains).

Ce travail s’inscrit dans le cadre d’une étude globale concernant la caractérisation sur cuve de Langmuir des propriétés physicochimiques des protéines à motifs répétés, à l’interface hydrophile/hydrophobe. Le sujet de cette thèse porte sur un groupe de protéines impliquées dans le métabolisme du cholestérol : la famille des Apolipoprotéines échangeables. Les protéines de cette famille permettent de créer une membrane amphiphile autour de lipides hydrophobes (comme les esters de cholestérol) pour les solubiliser dans le plasma sanguin. Elles sont majoritairement constituées d’un motif de 11 acides aminés de long impliqué dans la formation d’hélices α parfois amphiphiles. Nous avons étudié l’interaction d’une des protéines de cette famille, l’Apo A-I, avec des monocouches de phospholipides déposées à la surface de la cuve de Langmuir. Cette étude a été réalisée par ellipsométrie, tensiométrie, spectroscopie IR (PM-IRRAS) et microscopie AFM. Nous constatons que cette protéine s’insère dans la phase LE (Liquide Expansé) des lipides zwitterioniques (DPPC et DOPC), entre leurs têtes polaires. En revanche, la protéine s’insère dans les deux phases LE et LC (Liquide Condensé), avec une conformation ou une orientation qui semble différente, lorsque la tête polaire du lipide est anionique (DPPG). Une étude statistique sur la forme et sur la distribution spatiale des particules de protéines visibles à l’AFM a permis de confirmer ce comportement à l’échelle microscopique, en présence de la coexistence des phases (LE/LC). Cette étude à l’échelle microscopique nous a également permis d’établir un modèle d’auto-assemblage sur l’organisation de cette protéine dans la couche lipidique. Pour finir, l’Apo A-I fut comparée à d’autres protéines de la même famille qu’elle (Apo A-II) ou non (fragments de la dystrophine).

Mots clés: apolipoproteins; phospholipids; monolayers; Atomic Force Microscopy; Image Analysis

Mots clés: apolipoprotéines; phospholipides; couches monomoléculaires; microscopie à force atomique; traitement d’images.

Domaines: Biophysique [physics.bio-ph]; Biophysique

Lionel Chieze. Etude des propriétés interfaciales de l’Apolipoprotéine A-I : caractérisation de son organisation dans les films lipidiques de Langmuir. Biophysique [physics.bio-ph]. Université de Rennes 1, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03160137⟩