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Les billes magnétiques comme capteurs de force : application à la pression de croissance des filaments d’actine
Damien Démoulin, doctorant - PhD student Crédits : ESPCI ParisTech
Les colloïdes superparamagnétiques sont utilisés dans de nombreuses études pour appliquer une force ou un couple à des systèmes biologiques comme des cellules ou des molécules d’ADN. Le processus physique par lequel ils acquièrent une aimantation leur permettant d’exercer des forces est encore mal compris.
Dans une première partie, grâce à une mesure d’anisotropie optique, nous montrons que ces objets apparemment isotropes magnétiquement peuvent s’orienter dans un champ magnétique. Des mesures à l’équilibre et hors équilibre permettent d’élaborer un modèle expliquant comment certains gros grains dans les billes sont responsables du couplage global. La robustesse de ce modèle est démontrée par sa généralisation à plusieurs tailles de billes et sa cohérence avec les propriétés du ferrofluide ayant servi à les fabriquer.
Dans une seconde partie, la réaction d’une population de filaments d’actine à la pression exercée par des colloïdes superparamagnétiques est étudiée. Nous sondons ainsi le mécanisme physique par lequel la polymérisation de filaments d’actine peut générer les forces à l’origine du phénomène de motilité cellulaire. La maîtrise de l’organisation des filaments autorise à étudier deux situations idéales : dans l’une les filaments sont très fluctuants, dans l’autre ils sont très rigides. Nous montrons expérimentalement que la première situation entre dans le cadre du modèle entropique car la longueur des filaments est indépendante de la force appliquée. Ceci n’est plus vrai dans la deuxième situation.
Nous avons donc mesuré pour la première fois l’effet d’une force sur la polymérisation de filaments d’actine. Un modèle numérique de type Brownian ratchet dans lequel la charge n’est pas partagée permet de décrire l’origine de la force générée.