Nouveaux marqueurs pour l`observation du moteur flagellaire

DANY TRUCHON
Nouveaux marqueurs pour l'observation du moteur
flagellaire bactérien
Mémoire présenté
à la Faculté des études supérieures de l'Université Laval
dans le cadre du programme de maîtrise en physique
pour l'obtention du grade de Maître es sciences (M.Sc.)
FACULTE DES SCIENCES ET DE GENIE
UNIVERSITÉ LAVAL
QUÉBEC
2011
©Dany Truchon, 2011

Résumé
De nombreuses bactéries se déplacent en faisant tourner des flagelles rigides ancrés
dans leur membrane. À la base de chaque flagelle se trouve un moteur rotatif de quelques
dizaines de nanometres de diamètre : le moteur flagellaire bactérien. L'objectif de ces
travaux de maîtrise fut de développer de nouveaux marqueurs pour visualiser et mesurer
la rotation du moteur flagellaire en l'affectant le moins possible.
Trois types de nanoparticules furent étudiés : les points quantiques, les nanopar-
ticules d'or et les nanoparticules Janus. L'intensité du signal et la résistance au pho-
toblanchiment des points quantiques furent comparées à celles de fluorophores "Alexa
Fluor". Aussi, différentes méthodes pour attacher spécifiquement ces nanoparticules
aux flagelles furent testées. L'utilisation d'anticorps s'est révélée préférable à l'emploi
de micelles de phospholipides ou de liens maléimide-cystéine. Après avoir développé la
méthode de marquage sur les filaments des bactéries, nous avons ensuite réussi à visua-
liser des crochets, une structure beaucoup plus petite (55 nm de long). Une première
tentative pour mesurer la vitesse de rotation de crochets
s'est révélée infructueuse mais
informative.

Avant-propos
D'abord et avant tout, j'aimerais remercier Simon Rainville, mon directeur de maî-
trise, pour m'avoir accepté dans son groupe de recherche et pour avoir toujours été dis-
ponible pour me guider lorsque je rencontrais des difficultés. Sans ses précieux conseils
et son esprit motivateur, ce mémoire n'aurait jamais vu le jour. Je remercie également
Claudine Allen et Paul DeKoninck pour avoir accepté à la dernière minute de bien
vouloir être sur le comité examinateur de mon mémoire.
Des remerciements s'imposent également à tous mes collèges de laboratoires. Une
mention spéciale pour Mathieu Gautier que je considère comme mon mentor dans le
laboratoire. Nos longues discussions sur tout et rien vont certainement me manquer.
Merci également à Alexandre Bastien qui m'a persuadé que MATLAB n'est pas un
monstre qui est impossible à dompter sans formation particulière. J'aimerais remercier
Jonathan Morin qui a travaillé sur les nanoparticules d'or et Dominic Couture qui a
produit les nanoparticules Janus que j'ai utilisées dans mes expériences. Je n'oublie pas
mes autres collègues qui ont été simplement de passage : votre présence apporte une
vie nécessaire à tout laboratoire et m'a permis de me rappeler de bons souvenirs alors
que c'était moi qui étais à votre place.
J'aimerais ensuite remercier mon père Claude et ma mère Line qui m'ont soutenu
financièrement et moralement lorsque j'en ai eu besoin. Merci à Marie-Michelle qui
m'a motivé afin que je termine ce mémoire dans les échéanciers que je m'étais fixés.
Finalement un gros merci à tous mes amis du Saguenay, de Québec et de ceux qui
proviennent d'ailleurs pour les merveilleux moments de délires que j'ai vécus depuis les
cinq dernières années. Vous m'avez donné la force d'aller jusqu'au bout !

Table des matières
Résumé ii
Avant-Propos iii
Table des matières v
Table des figures vi
1 Introduction 1
2 Le moteur flagellaire bactérien 5
2.1 Structure 5
2.2 Fonctionnement 7
2.3 Système in vitro 8
3 Notions de base 11
3.1 Cysteine et maléimide 11
3.2 Anticorps 12
3.2.1 Quelques éléments de théorie 12
3.2.2 Purification d'anticorps 13
3.3 Fluorescence 14
3.4 Points quantiques 17
4 Points quantiques vs autres fluorophores : marquage du filament 20
4.1 Points quantiques 21
4.1.1 Points quantiques et micelles de lipides 21
4.1.2 Points quantiques et anticorps 22
4.2 Fluorophores 24
4.2.1 Fluorophores fonctionnalisés avec un maléimide 24
4.2.2 Fluorophores fonctionnalisés avec un anticorps 25
4.3 Cueillette de données et analyse 25
4.4 Résultats et discussion 26
5 Crochets et polycrochets 31

5.1 Le régime "petite charge-grande vitesse" 31
5.2 Préparation des échantillons 32
5.3 Cueillette des données et analyse 33
5.4 Résultats et discussion 33
6 Nanoparticules 45
6.1 Nanoparticules d'or 45
6.1.1 Conjugaison des nanoparticules 45
6.1.2 Préparation des échantillons 46
6.1.3 Cueillette des données 46
6.1.4 Analyse et discussion 48
6.2 Particules Janus 49
6.2.1 Conjugaison et préparation des échantillons 51
6.2.2 Résultats et discussion 51
7 Conclusion 55
Bibliographie 58
A Composition des milieux utilisés 62
B Informations sur les souches bactériennes utilisées 64