Étude par spectrométrie infrarouge de la transition de phase gel-cristal liquide de multilamelles de phosphatidyléthanolamines/eau. Détermination de l’unité de coopérativité et des énergies d’activation

Laboratoire d'optique moléculaire, 40, avenue du Recteur-Pineau, 86022 Poitiers Cedex, France.

Résumé

La transition de phase gel-cristal liquide d'échantillons mullilamellaires de phosphalidy- léthanolamines (DLPE, DMPE, DPPE) pleinement hydratés (c = 40 % en eau), a été étudiée par spectrométrie infrarouge. La variation de la transmission des bandes δοΗ et δCH₂ a permis de déterminer la température de transition, l'unité de coopérativité, ainsi que les énergies d'activation. La transition, qui s'effectue en deux étapes, démarrerait dans la zone polaire de l'interface lipide- eau et aux défauts de structure, pour s'étendre ensuite vers les régions mieux organisées des lamelles. L'énergie d’activation de la première étape est comprise entre 14 kJ/mole et 18 kJ/mole, tandis que celle de la deuxième étape est de l'ordre de 1 à 3 kJ/moIe. L'unité de coopérativité diminue avec la longueur des chaînes hvdrocarbonées. Les différences entre ces résultata et ceux obtenus précédemment avec les phosphatidylcholines, sont interprétées en fonction des interactions moléculaires se produisant à l'interface phospholipide/eau, en particulier des propriétés d'hydratation des têtes polaires.

Abstract

The transition temperature, cooperative unit and activation energies of the gel to Iiquid crystal main phase transition of fully hydrated (c = 40 % water) phosphatidyleihanolamines (DLPE, DMPE, DPPE) multilamellar samples, were determined from infrared spectra, using δοΗ and δCH₂ vibrational bands. The results show that the reordering of the polar head region would occur before the melting of the hydrocarbon chains. As for the phosphatidylcholines water systems (5), wc assume that the phase transition would start at structure defect and then extend to more organized domains. This structural model would agree with the experimental curves representing LnX (X being the molar fraction of the liquid crystal fluid phase) as a function of 1/θ (θ temperature), which clearly show a two-step process : an initial one involving activation energies of about 14 kJ/mole for DPPE and 18 kJ/mole for DMPE, while the second step presents much lower activation energies, ranging from lkJ/mole to 3 kJ/mole. The cooperative unit would decrease with hydrocarbon chains length. Differences between these results and previous one yielded by phosphatidylcholines, arise from molecular interactions occuring at the phopholipid/water interface, specially the hydration properties of the polar head.