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Suivi AFM de l'interaction entre le cytochrome c et une bicouche lipidique neutre (50x50 µm²)
Principe général de l'AFM sur des biomembranes
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Le développement récent des micro- et nano-technologies a ouvert de nouvelles perspectives et de nouvelles applications en Biologie. En particulier, deux approches sont appliquées pour ces nouvelles technologies: les méthodes "top-down" et "bottom-up". L'approche "top-down" correspond à la miniaturisation des composants, par moulage ou gravure des matériaux: cette méthodologie est généralement utilisée en microélectronique. Concernant l'approche dite "bottom-up", elle a été développée récemment, faisant l'essor des nanotechnologies. Cette méthode est basée sur la reconstitution de structures par auto-assemblage d'atomes et/ou de molécules sélectionnés. Cette approche est particulièrement efficace dans les domaines de la Chimie et de la Biologie. Dans ce dernier cas, cette démarche est aussi appelée approche biomimétique: un objet biologique peut être reconstitué, au moins partiellement, par assemblage de certains de ses composants, produisant souvent un système moins complexe, donc plus adapté à la détermination des structures, des interactions et des mécanismes.
L'approche biomimétique vise à préparer des modèles biologiques simplifiés pour étudier les interactions moléculaires à l'aide de divers outils, tels que la microscopie à force atomique (AFM). Différents degrés de complexité peuvent être obtenus, ceci dépend du nombre de molécules différentes utilisées (systèmes binaires, ternaires, ...). Ainsi, l'approche biomimétique est très intéressante car elle permet de simplifier l'étude de processus biologiques et leur intégration dans des systèmes de micro- et nano-technologie.
La grande diversité des interactions entre biomolécules, et pour une part d'entre elles, leur capacité naturelle à s'auto-assembler en complexes et structures biologiques, justifie leur utilisation dans des systèmes biomimétiques.
En effet, la matrice extracellulaire, le cytosquelette, les biofilms, les membranes cellulaires sont produites par l'auto-assemblage naturel de biomolécules. Dans ce contexte, de par leur tendance spontanée à s'auto-assembler en couches bien organisées, les thiols, les silanes et les lipides constituent de bonnes molécules de base pour la préparation de sytèmes moléculaires biomimétiques.
Nous préparons deux types de systèmes biomimétiques qui sont ensuite caractérisés avec l'aide de l'AFM et d'outils biochimiques plus classiques:
- des couches de protéines greffées sur des monocouches auto-assemblées de thiols ou de silanes: pour mimer la matrice extracellulaire sur des biomatériaux, ou si les protéines sont des enzymes, pour mimer l'activité catalytique et le confinement de biofilms naturels adsorbés sur des substrats solides.
- des membranes lipidiques (mono- et bicouches): pour mimer les membranes cellulaires et étudier leurs interactions avec divers agents externes à l'échelle moléculaire.
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