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RÉSUMÉ
L'expérimentateur qui souhaite observer des biomolécules peut choisir parmi plusieurs systèmes d’imagerie, dont la microscopie à force atomique (AFM). L'obtention d'une image par AFM se fait par le balayage d'une surface par un microlevier terminé par une pointe de dimension nanométrique. Les déplacements du microlevier sont commandés par les déformations d'une céramique piézo-électrique sous l'effet de la tension qui lui est appliquée. Ainsi interagissent la surface du substrat, l’ADN et éventuellement des protéines. Après un rappel des principes de base de fonctionnement de l’AFM, cet article permet d’établir théoriquement et expérimentalement les conditions pour l’obtention d’informations pertinentes concernant l'interaction propre entre les biomolécules. Les améliorations de cette technique reposent essentiellement sur l’augmentation de la résolution latérale et de la vitesse de balayage.
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Patrick A. curmi
INTRODUCTION
Dans un système d'imagerie biomoléculaire comme la microscopie à force atomique (AFM) où plusieurs partenaires interagissent, ici la surface du substrat, l'ADN et éventuellement des protéines, il est primordial d'établir théoriquement et expérimentalement les conditions permettant d'obtenir des informations biologiquement pertinentes concernant l'interaction propre entre les biomolécules.
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3. Applications
3.1 Imagerie des acides nucléiques
L'observation, l'étude de la conformation ou des changements structuraux des acides nucléiques isolés ou en interaction avec des partenaires nécessitent une imagerie à haute résolution. Dans le cas de l'ADN double brin, la longueur de persistance dans des concentrations en sel proches de celles trouvées dans les milieux physiologiques est de l'ordre de 50 nm, ce qui permet à cette molécule d'être particulièrement étendue sur la surface (figure 5) et donc, d'avoir un contour bien défini.
ARN : acide ribonucléique
Par contre, l'ADN simple brin et l'ARN ont des longueurs de persistance nettement plus faibles, estimées entre 1,5 et 3 nm dans les mêmes conditions ioniques. Ces molécules beaucoup moins rigides s'adsorbent également facilement sur la surface de mica mais gardent une conformation globulaire pour laquelle il est impossible de suivre le contour du brin. La résolution de ce problème peut être envisagée selon deux processus :
-
le dépôt des acides nucléiques simple brin se fait à des températures élevées pouvant aller jusqu'à près de 100 oC en veillant à ne pas dégrader la molécule. Cette technique est d'autant plus aisée à réaliser que la surface (mica) et les contre-ions (polyamines) sont stables à haute température ;
-
pour favoriser l'étalement des acides nucléiques simple brin sur le mica, il est préférable de réaliser les dépôts à faible force ionique, à savoir en l'absence de sel monovalent et en utilisant des concentrations en spermidine de l'ordre de quelques micromolaires (5 μmol · L–1
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[spermidine]
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10 μmol · L–1). Dans ces conditions, les charges négatives de la chaîne sucro-phosphate ne sont pas écrantées et la répulsion électrostatique intramoléculaire conduit chaque molécule à adopter une configuration très étalée sur la surface de mica.
[spermidine]
10 μmol · L–1). Dans ces conditions, les charges négatives de la chaîne sucro-phosphate ne sont pas écrantées et la répulsion électrostatique intramoléculaire conduit chaque molécule à adopter une configuration très étalée sur la surface de mica.Ces...
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BIBLIOGRAPHIE
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(5) - MILHIET (P.E.), GIOCONDI (M.C.), LE GRIMELLEC (C.) - Cholesterol is not crucial for the existence of microdomains in kidney brush-border membrane models. - J. Biol. Chem., 277, p. 875-878 (2002).
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(6) - PASHLEY (R.M.) - Hydration...
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