Propriétés mécaniques de membranes lipidiques en phase gel ou fluide investiguées par microscopie à force atomique et nano-indentation de liposomes

Les membranes biologiques sont des mélanges complexes de lipides polaires avec des compositions et des propriétés physiques différentes. A une température donnée, les lipides polaires saturés à haute température de fusion Tm peuvent se présenter en phase gel tandis que les insaturés à basse Tm sont en phase liquide désordonnée, ce qui crée une hétérogénéité dans le plan de la membrane. Cette problématique concerne notamment la membrane du globule gras du lait qui contient des lipides polaires saturés (e.g. la sphingomyéline, SMlait) et des lipides polaires insaturés [1 ; fig gauche]. La composition des lipides polaires et leur état de phase affectent-ils les propriétés mécaniques de la membrane ? L’objectif du travail était d’explorer le rôle de la structure chimique de lipides polaires dans les propriétés mécaniques d’objets sphériques comme le globule gras.Notre stratégie a consisté à utiliser 2 lipides purs: un insaturé, la dioléoylphosphatidycholine (DOPC, O=C18 :1 ; Tm=-20°C) et un saturé, la dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC, P=16:0 ; Tm= 41°C), et de les comparer avec la SMlait (Tm=35°C) qui a la particularité de contenir plusieurs espèces moléculaires (91% de 16:0, 22:0, 23:0, 24:0 et 3% de C24:1). Des vésicules unilamellaires de DOPC, DPPC ou SMlait ont été préparées ( 100 nm). Leurs propriétés thermiques ont été caractérisées par calorimétrie différentielle. Ces vésicules ont été immobilisées sur une surface puis indentées avec une pointe de microscopie à force atomique (AFM), à 20°C. Les données AFM ont été traitées selon un modèle mécanique adapté à la géométrie des vésicules [2].Nous avons montré que les vésicules de DOPC en phase fluide ont une élasticité plus faible que celles de DPPC en phase gel. L’élasticité des vésicules de SMlait en phase gel était intermédiaire entre celles de DOPC et de DPPC, en raison de sa composition hétérogène. Ces résultats contribuent à une meilleure connaissance de la relation composition – structure - propriétés physiques et fonctionnelles des membranes ...