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Chapitre 2 Les différents modes de fonctionnement de l’AFM et leurs applications en

D. CryoAFM

Les objets biologiques étudiés en AFM décrits ci-dessus sont des objets mous, qui peuvent être assez facilement déformés par la pointe AFM, même dans des conditions d’imagerie suffisamment douces pour éviter de les endommager. Cette déformabilité contribue à limiter la résolution obtenue. L’imagerie à température cryogénique (typiquement, à moins de 100 K) est une piste explorée depuis environ une dizaine d’années pour atteindre une résolution supérieure, grâce au durcissement des objets à ces températures, et à la diminution considérable de l’agitation thermique. Cette approche a déjà été réalisée sur quelques systèmes (par exemple immunoglobulines, myosine, ADN, virus, globules rouges, revus dans (40)) mais n’est pas simple à mettre en œuvre tant sur le plan technique que sur le plan de la préparation des échantillons, et reste à ce jour très peu utilisée.

Conclusion.

L’AFM est un outil qui présente plusieurs modes de fonctionnement. Ceux-ci permettent d’étudier des objets biologiques comme les macromolécules, les membranes ou les cellules par différentes approches (mesure de forces, imagerie topographique,…). En imagerie, le mode contact intermittent est le plus performant pour limiter les forces exercées par la pointe AFM sur l’objet, et présente donc un intérêt particulier. Le potentiel de l’AFM notamment pour l’observation en milieu liquide a déjà stimulé de nombreux travaux en biologie sur les différents types d’objets. Les principaux progrès techniques nécessaires

a b

concernent le contrôle fin de l’interaction pointe-échantillon et l’augmentation de la fréquence d’acquisition des images. Pour mieux répondre aux problématiques biologiques abordées ce sont aussi des progrès méthodologiques qui doivent être accomplis. L’obtention et la validation d’informations biologiques nouvelles à partir des données AFM requièrent de dépasser les approches encore souvent empiriques par une analyse et une optimisation rigoureuses des paramètres de préparation et d’observation des échantillons.

Bibliographie du chapitre 2.

1. Binnig, G., H. Rohrer, C. Gerber, and E. Weibel. 1982. Surface studies by scanning tunneling microscopy. Phys Rev Lett 49:57-61.

2. Binnig, G., C. Quate, and C. Gerber. 1986. Atomic force microscope. Phys Rev Lett 56:930-933.

3. Butt, H., B. Capella, and M. Kappl. 2005. Force measurements with the atomic force microscope : technique, interpretation and applications. Surface Science Reports 59:1- 152.

4. Prater, C. B., P. Maivald, K. Kjoller, and M. Heaton. 1995. Probing nanoscale forces with the atomic force microscope. Veeco Application Note.

5. Babcock, K. and C. Prater. 2004. Phase imaging : beyond topography. Veeco Application Note.

6. Revenko, I., Y. Tang, and J. Santerre. 2001. Surface structure of polycarbonate urethanes visualized by atomic force microscopy. Surface Science 491:346-354.

7. Anczykowski, B., B. Gotsmann, H. Fuchs, J. P. Cleveland, and V. B. Elings. 1999.

How to measure energy dissipation in dynamic mode atomic force microscopy.

Applied Surface Science 140:376-382.

8. Frétigny, C. Les microscopies de force : aspects expérimentaux et applications.

Document de cours.

9. Nony, L. 2000. Analyse de la microscopie de force dynamique : application à l'étude de l'ADN. Thèse de doctorat de l'Université Bordeaux 1.

10. Piétrement, O. 2000. Imagerie et caractérisation nanomécanique des surfaces par Microscopie à Force Atomique. Thèse de doctorat de l'Université de Reims Champagne-Ardennes.

11. Basire, C. 1998. Contact, adhésion et frottement à l'échelle sub-micrométrique. Etude expérimentale sur des matériaux viscoélastiques. Thèse de doctorat de l'Université Paris 6.

12. Frétigny, C., D. Michel, B. Brocart, and C. Basire. 1999. Electrostatic forces for mechanical studies in AFM. The 1st International Conference on Scanning Probe Microscopy of Polymers, Santa Barbara (USA).

13. Han, W., S. Lindsay, and T. Jing. 1996. A magnetically driven oscillating probe microscope for operation in liquids. Applied Physics Letters 69:4111-4113.

14. Revenko, I. and R. Proksch. 2000. Magnetic and acoustic tapping mode microscopy of liquid phase phospholipid bilayers and DNA molecules. Journal of Applied Physics 87:526-533.

15. Tamayo, J., A. Humphris, and M. Miles. 2000. Piconewton regime dynamic force microscopy in liquid. Applied Physics Letters 77:582-584.

16. Rankl, C., V. Pastushenko, F. Kienberger, C. M. Stroh, and P. Hinterdorfer. 2004.

Hydrodynamic damping of a magnetically oscillated cantilever close to a surface.

Ultramicroscopy 100:301-308.

17. Maali, A., C. Hurth, C. Jai, T. Cohen-Bouhacina, R. Boisgard, and J. P. Aimé. 2004.

Mesure des fonctions hydrodynamiques d'un microlevier oscillant encastré-libre.

Forum des microscopies à sonde locale - Ax les Thermes - Bonascre (France).

18. Schäffer, T., J. Cleveland, F. Ohnesorge, D. Walters, and P. Hansma. 1996. Studies of vibrating atomic force microscope cantilevers in liquid. Journal of Applied Physics 80:3622-3627.

19. Israelachvili, J. 1991. Intermolecular and surface forces. Academic Press Limited, London 2nd edition.

20. Muller, D. J., D. Fotiadis, S. Scheuring, S. A. Muller, and A. Engel. 1999.

Electrostatically balanced subnanometer imaging of biological specimens by atomic force microscope. Biophys J 76:1101-1111.

21. van Noort, S. J., K. O. van Der Werf, B. G. de Grooth, and J. Greve. 1999. High speed atomic force microscopy of biomolecules by image tracking. Biophys J 77:2295-2303.

22. Ando, T., N. Kodera, D. Maruyama, E. Takai, K. Saito, and A. Toda. 2002. A high- speed atomic force microscope for studying biological macromolecules in action. Jpn.

J. Appl. Phys. 41:4851-4856.

23. Kindt, J. H., J. A. Cutroni, T. Gutsmann, and P. K. Hansma. 2003. New atomic force microscopes (AFM) for the study of enzymatic properties and processes. AAPPS Bulletin 13.

24. 2003. New silicone O-ring for fluid cantilever holders. Veeco Application Note.

25. Morris, V. J., A. R. Kirby, and A. P. Gunning. 1994. Atomic Force Microscopy for biologists. Imperial College Press.

26. Giocondi, M. C., P. E. Milhiet, E. Lesniewska, and C. Le Grimellec. 2003. [Atomic force microscopy: from cellular imaging to molecular manipulation]. Med Sci (Paris) 19:92-99.

27. Alessandrini, A. and P. Facci. 2005. AFM : a versatile tool in biophysics.

Measurement Science and Technology 16:R65-R92.

28. Ding, T. T. and J. D. Harper. 1999. Analysis of amyloid-beta assemblies using tapping mode atomic force microscopy under ambient conditions. Methods Enzymol 309:510- 525.

29. Lin, S., J.-L. Chen, L.-S. Huang, and H.-W. Lin. 2005. Measurement of the forces in protein interactions with atomic force microscopy. Current proteomics. 2:55-81.

30. Milhiet, P. E., M. C. Giocondi, and C. Le Grimellec. 2003. AFM imaging of lipid domains in model membranes. ScientificWorldJournal 3:59-74.

31. Richter, R., A. Mukhopadhyay, and A. Brisson. 2003. Pathways of lipid vesicle deposition on solid surfaces: a combined QCM-D and AFM study. Biophys J 85:3035- 3047.

32. Fotiadis, D., S. Scheuring, S. A. Muller, A. Engel, and D. J. Muller. 2002. Imaging and manipulation of biological structures with the AFM. Micron 33:385-397.

33. Reviakine, I. I., W. Bergsma-Schutter, and A. Brisson. 1998. Growth of Protein 2-D Crystals on Supported Planar Lipid Bilayers Imaged in Situ by AFM. J Struct Biol 121:356-361.

34. Lesniewska, E., P. E. Milhiet, M. C. Giocondi, and C. Le Grimellec. 2002. Atomic force microscope imaging of cells and membranes. Methods Cell Biol 68:51-65.

35. Oberleithner, H., G. Giebisch, and J. Geibel. 1993. Imaging the lamellipodium of migrating epithelial cells in vivo by atomic force microscopy. Pflugers Arch 425:506- 510.

36. Matzke, R., K. Jacobson, and M. Radmacher. 2001. Direct, high-resolution measurement of furrow stiffening during division of adherent cells. Nat Cell Biol 3:607-610.

37. Madl, J., S. Rhode, H. Stangl, H. Stockinger, P. Hinterdorfer, G. J. Schutz, and G.

Kada. 2006. A combined optical and atomic force microscope for live cell investigations. Ultramicroscopy 106:645-651.

38. Benoit, M. and H. E. Gaub. 2002. Measuring cell adhesion forces with the atomic force microscope at the molecular level. Cells Tissues Organs 172:174-189.

39. Matzke, R., K. Jacobson, and M. Radmacher. 2001. Direct, high-resolution measurement of furrow stiffening during division of adherent cells. Nature Cell Biol 3:607-610.

40. Shao, Z. and Y. Zhang. 1996. Biological cryo atomic force microscopy: a brief review.

Ultramicroscopy 66:141-152.