Influence d'inclusions sur les paramètres élastiques de membrane non-ioniques

Abstract

Replacing small amounts of nonionic surfactant by an ionic one does not modify structural and elastic parameters of a reverse lamellar phase because of counterions self-screening. On the other hand, as the surface charge density increases in a direct lamellar phase, steric repulsions between in-plane charges "iron" membranes fluctuations, leading to a decrease of the periodicity. The Caillé parameter eta decreases, whereas the membrane rigidity increases, in good agreement with Fogden et al. predictions. The smectic compressibility modulus Bbar increases because of electrostatic repulsions and then decreases slightly either because of a renormalization of the membrane thickness due to counterions condensation or because of fluctuations correlations predicted by Lukatsky et al. A hydrophobic-hydrophilic-hydrophobic peptide, globally neutral was inserted in lamellar and sponge phases. In these phases, it lies on the membrane and its hydrophilic part is organized in a rigid alpha helix. Its insertion leads to a decrease of the Caillé parameter eta but steric repulsions still stabilize the phase and the periodicity remains unchanged. The decrease of eta is explained either by an increase of the effective membrane thickness, or by the Sens and Turner model. The peptide also induces a rigidification of the membrane. Because of their restrictive hypotheses, existing models cannot account for the spectacular rigidification, which is well correlated to the increase of the membrane thickness. The light-harvesting complex LH2 was inserted in the Q230 cubic phase of monoolein. We investigated the absorption and fluorescence properties of this oligomeric membrane protein. The insertion of LH2 in the cubic phase induced modifications in the pigments binding sites. Despite these significant structural perturbations, the protein seems to keep an oligomeric structure. These observations ruled out crystallization trials in the cubic phase for this protein, leading to some caution in the use of the cubic phase as a crystallization matrix. We also showed that LH2 was denaturated in sponge phases of surfactants.Charger faiblement la surface des membranes ne modifie en rien les paramètres structuraux et élastiques d'une phase lamellaire inverse, car les contre-ions s'auto-écrantent. En revanche, pour la phase lamellaire directe, les répulsions électrostatiques entre charges dans le même plan "repassent" les fluctuations de la membrane, entraînant une diminution de la périodicité. Le paramètre de Caillé eta diminue etla rigidité de la membrane augmente, en accord avec les prédictions de Fogden et al. Le module de compressibilité smectique Bbar augmente à cause des répulsions électrostatiques puis diminue, soit car la couche de contre-ions renormalise l'épaisseur de la membrane, soit sous l'effet des corrélations de fluctuations prédit par Lukatsky et al. Un peptide hydrophobe-hydrophile-hydrophobe globalement neutre a été inséré dans des phases lamellaire et éponge: il se couche sur les membranes et sa partie hydrophile s'organise en hélice alpha rigide. Dans la phase lamellaire, il entraîne une diminution du paramètre de Caillé eta, sans modifier ni la stabilisation par les répulsions stériques, ni la périodicité. La diminution de eta peut s'expliquer soit par une augmentation de l'épaisseur effective de la membrane, soit par le modèle de Sens et Turner. Le peptide induit aussi une importante augmentation de la rigidité. Les hypothèses restrictives des modèles ne leur permettent pas d'expliquer cette augmentation, cependant corrélée à l'augmentation de l'épaisseur effective de la membrane. Les mesures d'absorption et de fluorescence sur la protéine transmembranaire collectrice de la lumière LH2 insérée dans une phase cubique Q230 de monooléine ont montré qu'elle subit des modifications affectant certains de ses pigments, l'état oligomérique de la protéine étant préservé. Ces effets proviennent de la forte concentration en monooléine (et/ou de la faible teneur en eau), et pas de la forte courbure de la membrane. Ces observations nous ont conduits à ne pas tenter la cristallisation du LH2 dans la phase cubique et mettent un bémol à l'utilisation de cette phase comme matrice de cristallisation. Nous avons en outre montré que l'insertion du LH2 dans des phase éponges de tensioactifs le dénaturait

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