Surface plasmon resonance analysis and modeling of a liposome-based supported membrane model to study biomolecular interaction - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2022

Surface plasmon resonance analysis and modeling of a liposome-based supported membrane model to study biomolecular interaction

Analyse et modélisation de la résonance plasmonique de surface d’une membrane modèle formée de liposomes supportés pour l’étude de l’interaction biomoléculaire

(1, 2, 3)
1
2
3

Abstract

The thesis focuses on the study of membrane interactions with biomolecules to improve our understanding of their mechanisms of action. The objective is to develop an innovative methodology that best mimics the biological conditions of cells and allows real-time interaction studies, without specific labeling. To this end, a dual-wavelength multiparametric surface plasmon resonance (MP-SPR) approach has been successfully developed to study the behavior of a supported biomimetic membrane. The latter consists of biotinylated liposomes grafted onto a gold surface covered with a layer of streptavidin with high affinity. This anchoring strategy has been shown to be effective in maintaining the integrity of the phospholipid vesicular structure. This layer was used as a biomimetic membrane to study the binding of mono-rhamnolipid, influenza virus HA2 peptide and bradykinin (BK) peptide. Several sets of sensorgrams at different concentrations and under various experimental conditions were generated. Theoretical modeling of the dual-wavelength Fresnel layer was applied to calculate the thickness (d) and refractive index (n) of the liposome layer in order to follow the changes of its optical parameters upon interaction with the biomolecules. A kinetic study of the interactions was performed. Experimental results and theoretical calculations showed different mechanisms of action induced by these biomolecules on the liposome layer. The mono-rhanomolipid caused the destruction of the liposome layer. The HA2 peptide showed a pH-dependent action. It induced a swelling of the liposomes at acidic pH, following insertion into the membrane, without causing their destruction. The BK peptide revealed another mechanism of interaction, namely slower interaction kinetics than that observed for the HA2 peptide, with a higher binding affinity.
Ces travaux de thèse s’intéressent à l'étude des interactions membranaires avec des biomolécules afin d'améliorer notre compréhension de leurs mécanismes d'action. L'objectif est de développer une méthodologie innovante imitant au mieux les conditions biologiques des cellules et permettant des études d’interaction en temps réel, sans marquage spécifique. À cette fin, une approche de résonance plasmonique de surface multiparamétrique à double longueur d'onde (MP-SPR) a été développée avec succès pour étudier le comportement d’une membrane biomimétique supportée. Cette dernière est constituée de liposomes biotinylés greffés sur une surface d’or recouverte d'une couche de streptavidine avec une grande affinité. Cette stratégie d’ancrage s’est avérée efficace pour maintenir l’intégrité de la structure vésiculaire des phospholipides. Cette couche a été utilisée comme une membrane biomimétique pour étudier la liaison du mono-rhamnolipide, du peptide HA2 du virus de la grippe et du peptide bradykinine (BK). Plusieurs séries de sensorgrammes à différentes concentrations et dans diverses conditions expérimentales ont été générées. La modélisation théorique de la couche de Fresnel à double longueur d'onde a été appliquée pour calculer l'épaisseur (d) et l'indice de réfraction (n) de la couche de liposomes afin de suivre les changements de ses paramètres optiques lors de l'interaction avec les biomolécules. Une étude cinétique des interactions a été réalisée. Les résultats expérimentaux et les calculs théoriques ont montré différents mécanismes d'action induits par ces biomolécules sur la couche de liposomes. Le mono-rhanomolipide a provoqué la destruction de la couche de liposomes. Le peptide HA2 a montré une action pH-dépendante. Il a entrainé un gonflement des liposomes à pH acide, suite à une insertion dans la membrane, sans causer leur destruction. Le peptide BK a révélé un autre mécanisme d’interaction, à savoir une cinétique d’interaction plus lente que celle observée pour le peptide HA2, avec une affinité de liaison plus élevée.
Fichier principal
Vignette du fichier
Thèse Meryem BELKILANI corrigée.pdf (10.48 Mo) Télécharger le fichier
Origin : Files produced by the author(s)

Dates and versions

tel-03888488 , version 1 (07-12-2022)

Licence

Attribution - CC BY 4.0

Identifiers

  • HAL Id : tel-03888488 , version 1

Cite

Meryem Belkilani. Analyse et modélisation de la résonance plasmonique de surface d’une membrane modèle formée de liposomes supportés pour l’étude de l’interaction biomoléculaire. Chimie. Université Claude Bernard Lyon 1; Université de Tunis (Tunisie), 2022. Français. ⟨NNT : 2022LYO1004⟩. ⟨tel-03888488⟩
0 View
0 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More