La mécanique statistique des membranes biologiques confinées

Résumé de la thèse :

Cette thèse visait des études étendues des propriétés statistiques des biomembranes.

Plus exactement, nous avons à chercher à quantifier les effets de confinement sur ces mêmes propriétés.

Le premier objectif était l'étude de la dynamique Brownienne de particules entourant une membrane biologique, confinée entre deux parois réfléchissantes parallèles.

En effet, les biomembranes se sont jamais à l'état pure, car elles sont souvent en présence d'entités (particules, macromolécules et autres). Pour simplifier l'étude, ces entités étaient considérées comme des colloïdes ponctuels. Nous avons étudié cette dynamique, à travers la densité locale des particules, qui est fonction non seulement de la distance, mais aussi du temps. Les résultats obtenus généralisent ainsi ceux relatifs aux biomembranes non confinées.

Le second objectif avait trait à l'étude de l'effet Casimir des biomembranes confinées entre deux parois réfléchissantes parallèles. En fait, les fluctuations thermiques de la membrane induisent une force répulsive entre les deux plaques. Cette force, d'origine entropique, a été calculée, du point de vue statique et dynamique.

Le troisième objectif retracé était une étude statistique des biomembranes, immergées dans un liquide trouble, c'est-à-dire contenant des impuretés. Nous avons étudié les effets de ces impuretés sur le spectre de fluctuations des membranes presque planes, sur la forme d'équilibre des vésicules (membranes lipidiques fermées), et sur la transition de délocalisation des phases lamellaires.

Le quatrième objectif était l'étude de la conformation des polymères, à connectivité arbitraire, confinés dans une phase lamellaire ou à l'intérieur d'une vésicule

tubulaire. Une telle étude a été motivée par des intérêts d'ordre biologique.

Le dernier objectif était la séparation de phase entre les phospholipides et des polymères greffés sur une membrane fluide. L'étude a été menée, pour diverses situations, à savoir la qualité du solvant et la polydispersité des chaînes de polymère.

Nous avons montré que ces deux facteurs induisent des changements drastiques du comportement de phase.

L'ensemble des résultats obtenus ont fait matière de plusieurs publications dans des revues scientifiques spécialisées et d'un nombre important de communications (orales ou par affiche), présentées lors de congrès nationaux ou internationaux.

Mots clés : Membranes biologiques - Dynamique Brownienne - Particules - Effet Casimir - Confinement - Milieux troubles - Polymères greffés.

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