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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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2. Surfaces et imagerie par AFM des acides nucléiques
L'observation des acides nucléiques ou des complexes impliquant des protéines par AFM nécessite d'adsorber et d'étaler ces molécules sur la surface d'un substrat. Les interactions entre la biomolécule et le substrat doivent influencer le moins possible les propriétés des biomolécules comme sa structure et sa réactivité et ce malgré le changement de dimensionnalité (passage de 3D à 2D au cours de l'adsorption). Cela implique un compromis d'adsorption entre surface et biomolécules où ces dernières doivent pouvoir s'équilibrer sur la surface et interagir librement avec leurs partenaires tout en étant suffisamment accrochées sur la surface pour pouvoir être imagées avec la meilleure résolution possible.
De nombreux types de surface ont été utilisés à ce jour pour imager les biomolécules et leurs complexes par AFM mais l'utilisateur peut facilement en sélectionner 3 dont les champs d'application sont complémentaires :
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le mica est le substrat de référence pour observer des molécules biologiques et notamment les acides nucléiques et leurs complexes en raison de sa planéité à l'échelle atomique et de ses propriétés de surface ;
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les substrats fonctionnalisés par des silanes : 3-aminopropyléthoxy silane (APTES) ou 1-(3-aminopropyl)silane (APS). La surface obtenue présente des groupes chargés positivement induisant une accroche des acides nucléiques (polyanions) relativement indépendante de la composition du tampon. Très peu de complexes ADN/protéine ont été à ce jour caractérisés sur ces surfaces, certainement du fait que la forte interaction avec la surface induit des changements importants dans les complexes lors de l'adsorption sans oublier une perte de la résolution due à la souplesse...
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