In vivo, membrane fusion must not occur spontaneously. Thus, membrane fusion requiresa large activation energy that is overcome through the action of multiple proteins.Even though biological fusion is very complex, it results in the coalescence of both lipid bilayersthat constitute the cores of the involved membranes. Therefore, the activation energythat is necessary to disrupt the leaflet arrangement during lipid bilayer fusion should besimilar to that of in vivo membrane fusion. In order to approach biological membrane fusion’sactivation energy, we developed an experimental protocol which allows determiningthe activation energy and the Arrhenius factor of the reaction, thanks to Arrhenius’ law.The relative areas occupied by the polar head and hydrophobic tails of a lipid confers toit a preferential curvature, called spontaneous curvature. Investigating membranes withseveral lipid compositions, I found that a mismatch between the membrane curvature andthe spontaneous curvature of the lipid affects both the Arrhenius factor and the activationenergy. A more negative curvature generates more hydrophobic defects in the “flat”membrane which leads to an increase in the frequency of fusion nucleation, i.e. a larger Arrheniusfactor. During the fusion process, membrane shapes are modified and adopt largepositive and negative curvatures, each leaflet having opposite curvatures. A mismatch betweenthe spontaneous curvature of the lipid and the one it should adopt in order for fusionto proceed can inhibit the process of fusion, i.e increase its activation energy.In vivo, la fusion membranaire ne doit pas avoir lieu spontanément. C’est pourquoi ceprocessus présente une barrière énergétique conséquente qui est surmontée grâce à l’actionde multiples protéines. Même si la fusion biologique est très complexe, son résultat est lacoalescence des deux bicouches lipidiques qui forment la matrice des membranes impliquées.L’énergie nécessaire à la perturbation de l’arrangement en bicouche lors de leur fusion doitdonc être semblable à celle intervenant dans la fusion biologique. Dans le but d’estimerl’énergie d’activation de la fusion biologique, nous avons établi un protocole expérimentalpermettant de déterminer l’énergie d’activation et le facteur d’Arrhenius de la réaction,grâce à la loi d’Arrhenius. Les surfaces relatives occupées par la tête polaire et les queueshydrophobes d’un lipide lui confèrent une courbure préférentielle, dite courbure spontanée.En étudiant des membranes présentant des compositions lipidiques diverses, j’ai montréqu’une inadéquation entre la courbure de la membrane et la courbure spontanée du lipideaffectait à la fois le facteur d’Arrhenius et l’énergie d’activation. Une courbure plus négativegénère plus de défauts à la surface de la membrane « plate », ce qui augmente la fréquencede la nucléation de la fusion et accroît le facteur d’Arrhenius. Au cours du processus defusion, la géométrie des membranes est modifiée et celle-ci présente de régions de fortescourbures. Une inadéquation entre la courbure spontanée du lipide et celle qu’il devraitadopter pour que la fusion soit accomplie peut inhiber la fusion et donc faire augmenterl’énergie d’activation
