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Univ. Paris-Saclay
Modèles d'objets biologiques
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Modèles d'objets biologiques

Représentation schématique d'un film noir

Nous nous intéressons à des problèmes à l’interface entre la Physique et la Biologie. Nous partons de l’idée que beaucoup des concepts et de techniques expérimentales qui ont été développés pour la Physique des Polymères de synthèse, et la Matière Molle de manière plus générale, peuvent éventuellement être appliqués à des problèmes de Biologie. Ces idées peuvent être intéressantes en particulier pour des questions où la structure ou la dynamique de macromolécules, ou d’agrégats, est importante. Quatre applications possibles sont étudiés actuellement.
- Protéines dénaturées. La structure de la béta- caséine en solution aqueuse est étudiée par diffusion des neutrons aux petits angles au réacteur Orphée du CEA Saclay. En solution diluée, nous obtenons des structures micellaires, dues à l’existence de parties hydrophiles et hydrophobes le long de la chaîne de cette protéine. Par addition d’un agent dénaturant, ou par changement de la température, le nombre de protéines agrégées diminue, et on retrouve des protéines isolées au dessus d’une certaine concentration en GdmCl, ou au dessous d’une certaine température.
- Recombinaison de simples brins d’ADN.
Dans un mélange (non miscible)eau/ phénol, de simples brins d’ADN se recombinent très rapidement (Un million de fois plus vite qu’en l’absence de phénol. L’idée étudiée est que les simples brins sont d’abord adsorbés à l’interface eau phénol. Puis la recombinaison des brins complémentaires a lieu à l’interface. Enfin, la double hélice est désorbée et repasse en solution.
- Biophysique de l’ADN. Les simples et doubles brins d’ADN, base moléculaire des gènes, sont des polyélectrolytes fortement chargés. Ceci entraine que les processus biologiques faisant appel à l’ADN sont fortement affectés par la présence d’interfaces par des interactions physico- chimiques telles que l’adsorption, et aussi par la réduction de dimensionnalité. Nous étudions la réparation, la renaturation, la réplication et la recombinaison homologue de l’ADN en utilisant des outils de la Biologie Moléculaire de la Physique de la Matière Molle en collaboration avec la Direction des Sciences du Vivant du C.E.A.
- Métastase de cellules cancéreuses. Ce problème est modélisé par la diffusion de sphères à travers un gel, en présence d’enzymes qui détruisent le gel. Les sphères elles- même portent également des enzymes greffés sur leur surface. Actuellement, l’étude porte sur la diffusion des enzymes lors de leur destruction d’un gel de gélatine. Il est trouvé une loi de diffusion très ralentie, qui peut éventuellement être modélisée par un modèle de diffusion avec une distribution de temps d’attentes : à chaque pas, l’enzyme attend un certain temps avant de faire le pas suivant. La distribution des temps serait alors elle-même en loi de puissance.

- Les films noirs : un jeu de construction moléculaire. Les films noirs sont les états d'équilibre d'un film de surfactant, obtenus après le drainage de l'eau. Leur structure est déterminée par réflectivité X, qui donne accès aux épaisseurs, rugosités et densités des différentes strates de ce film nanométrique. Le film noir de Newton est constitué de deux parois de surfactant, accolées l'une à l'autre, sans eau liquide. A la différence des membranes, ce sont les têtes polaires de la bicouche qui sont en contact et non les chaînes aliphatiques. Nous avons montré que le film de Newton constitue un système modèle parfaitement organisé pour l’étude des interactions dans des systèmes physico-chimiques très variés (surfactants, polymères, protéines). Nous avons très récemment réussi à insérer dans un film noir une monocouche de protéines et également des cyclodextrines modifiées. Nous pensons obtenir l’insertion des particules de différentes natures avec des propriétés bien définies. Dans quelques cas il est également possible de former des films avec des protéines seules. Nous commençons à maîtriser le transfert d’un film noir fragile sur un substrat solide qui permettra l’étude par AFM d’arrangements bidimensionnels de molécules complexes (protéines membranaires).

 
#213 - Màj : 16/12/2009

 

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