Il existe dans la nature de nombreux systèmes biologiques sélectionnant des fluctuations browniennes pour assurer le transport directif de biomolécules (ADN, protéines…) à travers des pores biologiques. Pour cela, des protéines se fixent sur le substrat à la sortie du pore, ce qui empêche la rétro-diffusion de celui-ci à travers le pore et facilite sa translocation : on qualifie de ratchet de translocation ce type de mécanisme. On trouve des ratchets de translocation à tous les niveaux dans la cellule, depuis le noyau avec le pore nucléaire jusqu’à la membrane cytoplasmique avec le pore bactérien.
Nous nous sommes inspirés de ces systèmes biologiques pour créer un ratchet de translocation artificiel permettant d’accélérer le transport de molécules d’ADN à travers des membranes nanoporeuses. Nous avons étudié les propriétés physiques de ce système au moyen d’une technique de microscopie optique en champ proche développée au sein de l’équipe, le Zero-Mode Waveguide pour nanopores. Avec cet outil, nous avons apporté la preuve du fonctionnement de notre ratchet de translocation artificiel, ce qui en fait la première réalisation expérimentale d’un ratchet de translocation. Nous avons défini un paramètre rendant compte de l’efficacité de notre dispositif à accélérer la translocation de molécules d’ADN, puis nous avons étudié ses dépendances avec les paramètres cinétiques et géométriques du problème. A partir de ces mesures, nous avons pu établir un modèle cinétique du ratchet de translocation en adéquation avec nos observations expérimentales.
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