Élasticité du squelette du globule rouge humain - une étude par pinces optiques - - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Élasticité du squelette du globule rouge humain - une étude par pinces optiques -

Résumé

The red blood cell (RBC) is able to undergo great shear deformations, mainly when it passes through capillaries with a diameter smaller than its own. This resistance to shear deformations is attributed to its membrane. This membrane is made of a flexible bidimensional protein network which reinforces the inner face of the lipid bilayer. This skeleton is mainly composed of long spectrin filaments (~200 nm) linked together and to the bilayer by junction complexes. In the first part of this work, we measured the shear modulus µ of the intact membrane (lipid bilayer and skeleton) using optical tweezers micromanipulations. Two silica beads bound to the membrane are trapped and used to apply calibrated forces to the membrane. The shear modulus is inferred from the measured deformations and the applied stresses. We found µ = 2.5 +/- 0.4 µN/m, a value comparable but smaller than the ones obtained by other methods. In a second part, the area expansion KC and the shear moduli µC of the free spectrin skeleton - freshly extracted from the membrane - are measured. A RBC is trapped by three silica beads bound to its membrane and the lipid bilayer is dissolved by injection of a detergent. The skeleton remains attached to the beads and is deformed by applying calibrated forces to the beads. The elastic moduli of the two-dimensional spectrin network are inferred from the deformations and the applied stresses. Ones found KC = 4.8 +/- 2.7 µN/m and µC = 2.4 +/- 0.7 µN/m for a 25 mOsm/kg buffer. From this measurements, we can infer the spectrin persistence length, here 5 nm. The measured values are consistent with estimates deduced from experiments carried out on the intact membrane, and agree with theoretical and numerical predictions concerning two-dimensional networks of entropic springs. The influence of the ionic strength and the aging of the skeleton after its extraction are studied in the last part.
Le globule rouge a une grande faculté à se déformer, notamment lorsqu?il traverse des capillaires dont le diamètre peut être inférieur au sien. Cette résistance au cisaillement est attribuée à sa membrane particulière. Celle-ci est constituée d?une bicouche lipidique sur laquelle est fixé un réseau bidimensionnelle de protéines : le squelette. Ce squelette est principalement constitué de longs filaments de spectrine (~200 nm) reliés entre eux et à la bicouche lipidique par des complexes de jonction. Dans la première partie de ce travail, nous avons mesuré le module de cisaillement µ de la membrane (bicouche lipidique + squelette) à l?aide de deux pinces optiques. Deux billes de silice attachées à la membrane sont utilisées pour lui appliquer des forces connues. Le module de cisaillement est déduit de la déformation mesurée en fonction de la contrainte appliquée. Nous avons trouvé µ = 2.5 +/- 0.4 µN/m, valeur du même ordre de grandeur, mais inférieure, à celles obtenues par d?autres techniques. Dans une seconde partie, nous mesurons les modules d?extension KC et de cisaillement µC du squelette seul. Un globule rouge avec trois billes un piégé, et une solution de détergent est injectée afin de dissoudre la bicouche lipidique. Le squelette reste attaché aux billes et il est ensuite déformé en déplaçant les billes les unes par rapport aux autres. Les modules élastiques sont déduits de la mesure des contraintes et des déformations. Nous trouvons KC = 4.8 +/- 2.7 µN/m et µC = 2.4 +/- 0.7 µN/m dans une solution d?osmolarité égale à 25 mOsm/kg. De ces mesures, nous pouvons déduire la longueur de persistance de la spectrine, ici 5 nm. Ces valeurs sont en bon accord avec des prédictions théoriques et numériques réalisées sur des réseaux bidimensionnels de ressorts. L?influence de la force ionique et du vieillissement du squelette après l?extraction sont étudiés dans la dernière partie.
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Dates et versions

tel-00001250 , version 1 (20-03-2002)

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  • HAL Id : tel-00001250 , version 1

Citer

Guillaume Lenormand. Élasticité du squelette du globule rouge humain - une étude par pinces optiques -. Biophysique [physics.bio-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00001250⟩
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