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3 séminaires organisés par le département GIMD du LGC

-  Co-aggregation of membrane lipids and amyloid proteins

  • Le Mardi 28 avril 2015 à 11h (amphi 100 LGC) :
  • Séminaire de : Emma SPARR (Physical chemistry, Lund University, Sweden)
  • Amyloid aggregates in the brain are found in neurodegenerative diseases such as Parkinson’s (PD) and Alzheimer’s diseases (AD). The underlying molecular mechanisms for the development of these diseases are not known, although the involved biomolecules have been uncovered. Major unanswered questions in the field of amyloid and amyloid diseases concern the mechanism of amyloid aggregation and the origin of the catalytic effect leading to spreading of amyloid aggregation between cells. In this project, we focus on protein‐lipid co‐aggregation in relation to these questions. The long‐term goal is to understand the specificity and role of lipid‐protein co‐assembly in the structure and function/dysfunction of amyloid aggregates.
    Amyloid deposits from several human diseases have been found to contain membrane lipids. Co‐aggregation of lipids and proteins in amyloid aggregates, and the related extraction of lipids from cellular membranes, can influence structure and function in both the membrane and the formed amyloid deposit. We have studied lipid‐protein co‐aggregation in model systems including a‐synuclein, which is associated with Parkinson’s disease, and model lipid membranes with different lipid composition. The amyloid protein was allowed to aggregate in solutions with unilamellar vesicles, and the formed aggregates were then characterized. We find spontaneous uptake of phospholipids into the amyloid fibrils. The co‐aggregation of phospholipids and a‐synuclein occurs in a saturable manner with a strong dependence on lipid composition. We also investigate how lipid membranes with different properties and composition influence the aggregation process and we show that, for example, ganglioside lipids with large oligosaccharide headgroups strongly accelerate the aggregation process, while model membranes composed of common phospholipids have very little on the aggregation rate.

1. E. Hellstrand, A. Nowacka, D. Topgaard, S. Linse, E. Sparr. Membrane lipid co‐aggregation with alpha‐synuclein fibrils PLoS ONE (2013) e77235
2. M. Grey, C. Dunning, R. Gaspar, C. Grey, P. Brundin, E. Sparr, S. Linse Acceleration of a‐synuclein aggregation by exosomes. J Biol Chem (2015) In press
3. A.K. Buell, C. Galvagnion, R. Gaspar, E. Sparr, M. Vendruscolo, T.P.J. Knowles S. Linse, C.M. Dobson. Solution conditions determine the relative importance of nucleation and growth processes in alpha‐synuclein aggregation. Proc Natl Acad Sci USA (2014) 111. 7671‐ 7677


-  Inhomogénéités induites par cisaillement dans les suspensions

  • Le Mardi 19 mai 2015 à 14h (séminaire Fermat à l’amphi Nougaro, IMFT, à confirmer) :
  • Séminaire de Guillaume OVARLEZ (LOF, Bordeaux)
  • Les suspensions de particules non-colloïdales plongées dans des fluides newtoniens opposent une résistance essentiellement visqueuse à un cisaillement. Par ailleurs, ces matériaux développent des différences de contraintes normales qui ont pour origine une microstructure anisotrope due à la formation de contacts directs durant leurs écoulements. Une conséquence importante de ce comportement non-newtonien est le développement progressif d’inhomogénéités de concentration sous cisaillement. Ce phénomène de migration semble pouvoir être modélisé grâce à une description diphasique du comportement des suspensions où les changements de densité sont essentiellement induits par les gradients des contraintes normales exercées sur la phase particulaire.
    Nous présentons ici tout d’abord une étude expérimentale détaillée de la migration sous cisaillement en géométrie de Couette, dans l’objectif de tester cette description diphasique et d’évaluer les contraintes particulaires. L’étude est effectuée à l’aide d’un Imageur à Résonance Magnétique qui donne accès aux champs de vitesse et de concentration dans le matériau, et à leur évolution pendant l’écoulement. L’amplitude des inhomogénéités observée expérimentalement est plus faible et la cinétique plus rapide que ce qui se déduit des modèles standards basés sur les contraintes normales particulaires observées sur le même système. Nous proposons diverses pistes de modélisation pour rendre compte de nos observations.
    Nous nous intéressons par ailleurs aux liens qui existent entre les inhomogénéités induites par cisaillement et le comportement rhéoépaississant (augmentation de la viscosité apparente avec le taux de cisaillement appliqué) parfois observé dans les suspensions concentrées, qui peut aller jusqu’au blocage des écoulements. Nous montrons que le comportement à l’échelle locale de suspensions concentrées de particules non-colloïdales est au plus faiblement rhéoépaississant, sans tendance au blocage ; ceci résulte des interactions directes entre grains dans les suspensions denses, et se modélise simplement par analogie avec le comportement de matériaux granulaires secs. Ce comportement faiblement rhéoépaississant tend à générer une migration très rapide des particules vers les zones de faible cisaillement qui peut se traduire en retour par l’observation d’un rhéoépaississement discontinu (ou blocage) à l’échelle macroscopique. On retrouve ainsi des zones de l’écoulement qui sont bloquées, leur fraction volumique étant localement plus élevée que la fraction volumique de divergence de viscosité de la suspension. Un tel phénomène ne peut se modéliser qu’à l’aide d’un modèle permettant de décrire à la fois les régimes liquide (suspension) et solide (granulaire) des matériaux étudiés.

Séchage de gouttes de fluides complexes en géométrie confinée

  • Mardi 9 juin 2015 à 10h (Salle des thèses LGC-Labège à confirmer) :
  • Séminaire de Jean-Baptiste SALMON (LOF, Bordeaux)
  • Nous avons développé une méthode simple pour explorer le diagramme des phases d’un fluide complexe : l’observation du séchage d’une goutte confinée entre deux plaques de verre. Cette méthode permet d’identifier quantitativement plusieurs informations : diagramme des phases, activité de la solution et coefficient de diffusion collectif [1].
    Cette géométrie permet aussi de mettre en évidence un régime particulier de convection naturelle, où la convection induit un écoulement qui ne perturbe en rien le gradient de densité qui la produit [2].
    Enfin, nous avons aussi développé une nouvelle géométrie de séchage, la pervaporation d’une goutte confinée, qui permet de s’affranchir de tout modèle et d’explorer des mélanges multi-composants. Cette géométrie très particulière permet en effet d’éviter le développement de gradients de concentration, inévitables dans la plupart des expériences de séchage [3].

[1] Confined drying of a complex fluid drop : phase diagram, activity, and mutual diffusion coefficient, L. Daubersies, J. Leng, and J.-B. Salmon, Soft Matter 8, 5923 (2012)
[2] Solutal convection in confined geometries : enhancement of colloidal transport, B. Selva, L. Daubersies, and J.-B. Salmon, Phys. Rev. Lett. 108, 198303 (2012)
[3] Drying with no concentration gradient in large microfluidic droplets, N. Ziane, M. Guiradel, J. Leng and J.-B. Salmon, Soft Matter, DOI : 10.1039/c5sm00299k (2015)