MR thèse 2006-21 - Bibliothèque Ecole Centrale Lyon
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Chapitre V – Interface BSA/métal<br />
V. MODELES D’ADSORPTION DES PROTEINES SUR LES SURFACES<br />
METALLIQUES<br />
Les données théoriques et expérimentales sur les interactions moléculaires aux interfaces<br />
protéines/surfaces métalliques sont rares. Ceci est dû à la complexité et à la difficulté d’étudier ces<br />
interfaces in vivo.<br />
L’objectif de notre travail consistait à proposer une approche nous permettant d’accéder à ces interfaces<br />
afin d’observer les interactions physico-chimiques qui nous permettraient d’apporter un certains nombres<br />
d’arguments en faveur de la chimisorption des protéines sur les surfaces métalliques. La spectroscopie de<br />
photoélectrons est particulièrement bien adaptée à l’étude de ces interactions physico-chimiques<br />
puisqu’elle permet de suivre les modifications de la répartition des charges autour des éléments<br />
considérés. Les conditions environnementales de notre étude sont donc différentes des conditions<br />
physiologiques dans lesquelles se forment les interfaces (l’XPS nécessitant de travailler sous UHV) mais<br />
peuvent néanmoins contribuer à la compréhension des mécanismes d’adsorption [Langel et Menken<br />
2003, Uvdal, et al. 1992].<br />
Trois approches ont été envisagées pour accéder aux interfaces protéines/surfaces métalliques. Les deux<br />
premières approches ont été réalisées afin d’accéder aux interfaces formées lorsque les protéines viennent<br />
au contact d’une surface solide. A l’opposé, la dernière approche permet de suivre la formation de<br />
l’interface lorsque les éléments métalliques rencontrent les protéines.<br />
La première approche consistait à sublimer la protéine sous vide sur les surfaces métalliques. Cette<br />
approche n’est pas concluante puisque nous ne pouvons pas expliquer les modifications chimiques<br />
observées. En effet, nous ne disposons pas d’informations sur l’incidence de la température de<br />
sublimation sur la structure de la protéine sous UHV. Une analyse des gaz au cours de la sublimation<br />
pourrait apporter quelques éléments de réponse.<br />
Pour les mêmes raisons, la seconde approche qui consistait à désorber thermiquement la protéine sous<br />
UHV, n’est pas particulièrement adaptée pour sonder la chimie de l’interface. Bien que nous ayons<br />
effectivement observé une désorption de la BSA en chauffant le substrat, les modifications chimiques<br />
observées ne peuvent être interprétées simplement en raison des observations faites à propos de<br />
l’incidence de la température sur la déstructuration protéique. Rappelons que les déplacements chimiques<br />
observés sur l’azote sont identiques dans le cas de la sublimation et de la désorption thermique. D’autre<br />
part, les estimations faites sur l’épaisseur des couches de protéines ne peuvent être considérées comme<br />
exactes puisque l’homogénéité de la couche de protéine avant et au cours de la désorption n’est pas<br />
démontrée. Néanmoins, nous avons pu observé une différence de stabilité structurale de la BSA en<br />
fonction du substrat sur lequel elle était adsorbée. Ces observations suggèrent donc que les forces<br />
d’interactions régissant l’adsorption des protéines sur les surfaces ne sont pas les mêmes pour les oxydes<br />
de chrome et pour l’or. Des observations similaires concernant l’adsorption de la glycine sur des substrats<br />
d’oxyde de titane, de cuivre et d’or ont été rapportées [Uvdal, et al. 1990].<br />
Bien que peu informatives, ces deux premières approches nous ont permis de montrer la difficulté<br />
d’accéder à la formation de l’interface en raison de la taille importante des protéines au regard de la<br />
profondeur d’analyse de l’XPS. Dans ce contexte, la troisième approche que nous proposons est de loin la<br />
plus appropriée puisqu’elle offre une sensibilité particulièrement importante à l’interface compte tenu de<br />
l’épaisseur d’une monocouche d’un élément métallique. Depuis longtemps appliquée à l’étude des<br />
interfaces métal/polymères, cette approche a grandement participée à la compréhension des mécanismes<br />
d’adhésion [Bou, et al. 1991, Iucci, et al. 1999]. Au cours de notre étude, certaines des liaisons chimiques<br />
formées entre les métaux et la protéine par la mise en œuvre de cette approche ont également été<br />
observées lors de l’adsorption de protéines, d’acides aminés ou de molécules azotées à partir de solutions<br />
aqueuses [Brizzolara, et al. 1997, Charlier 2003, Chi, et al. 2000, Uvdal, et al. 1992, Xie, et al. 2000]. La<br />
métallisation des protéines apparaît donc comme une approche tout à fait pertinente et fiable dans la<br />
problématique qui est la nôtre.<br />
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