3.2 Compositions et fonctions des biomembranes.
La vie dans toute sa diversité n'est devenue
possible qu'après l'apparition des membranes. Ces entités
séparent et protègent les systèmes vivants primitifs de
leur environnement, tout en autorisant des échanges
régulés de matière avec ce même environnement
[2] (Fig. 2.2).
Pour comprendre les propriétés des
membranes biologiques, il est possible d'utiliser un système
modèle formé uniquement de lipides. Ces derniers ont la
capacité de s'assembler spontanément en une double couche de
molécules, comme dans la membrane cellulaire. Plongée dans l'eau,
la bicouche se referme sur elle-même pour former une vésicule. En
fait, cette organisation spontanée est due au caractère
am-phiphile et à la forme cylindrique des lipides. Aussi, les
vésicules présentent des similitudes avec les bulles de savon et
avec les cristaux liquides smectiques.
3.2.1 Les vésicules.
Les vésicules ont été
découvertes volontairement par Bangham, en 1968 [3].
Elles se présentent dans la nature comme des capsules biologiques
nécessaires au transport de molécules entre les différents
milieux membranaires (cellules, mitochondries, appareil de Golgi, ....).
Actuellement, les vésicules sont utilisées dans diverses
applications, comme éléments actifs en industries
pharmaceutique et en cosmétiques [4], ou
comme modèle très simplifié des cellules vivantes au
laboratoire. Généralement, les vésicules sont des
coquilles fluctuantes en suspension dans l'eau ; leur taille peut varier de
quelques dizaines de nanomètres à quelques centaines de
micromètres. Dans la nature, les vésicules sont
constituées de molécules biologiques
hapitre 2 :Mécanique Statistique des
biomembranes. 49
FIG. 3-3 -- Schéma de représentation des
trois modes élastiques de déformation des membranes
(phospholipides, protéines, cholestérol,
...), mais pour les physiciens, elles peuvent aussi être formées
à partir de tensio-actifs ou de molécules polymérisables
[5] ; ce qui modifie considérablement leurs
propriétés mécaniques (Fig.
2.3). Objets bidimensionnels sans tension de surface,
les propriétés physiques des vésicules sont fixées
par la connaissance de trois grandeurs : le module de cisaillement,
d'élasticité et de courbure.
Si la formation de bicouches de lipides et de
tensio-actifs est relativement bien comprise [6,
7], la formation des vésicules et les conditions de
leur stabilité restent encore mystérieuses. Dans la
majorité des cas, en particulier celui des vésicules de lipides,
l'état thermodynamique des bicouches est la structure smectique des
lamelles empilées.
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