mardi 29 septembre 2015

EAU ET BIOLOGIE (5) : L'eau dans l'orchestration de la machinerie cellulaire



Dans un article intitulé "Water in the orchestration of the cell machinery. Some misunderstandings: a short review" début 2012, la biologiste Pascale Mentré, auteure du premier livre sur "L'eau dans la cellule", nous livre une vision totalement renouvelée du statut et des rôles fondamentaux de l'eau cellulaire.  


Au regard des techniques modernes d'investigation notamment en biologie cellulaire, cette conception innovante et réaliste de l'eau, rouage majeur du fonctionnement de nos cellules, contraste fortement avec celle, fausse, obsolète et parcellaire, qui prévaut hélas toujours dans les tous les manuels de biologie et biochimie au monde qui servent de référence aux monde médical (médecins, nutritionnistes) et thérapeutique en général (naturopathes, diététiciens...). 

Il est urgent de rafraichir et d'intégrer ces connaissances essentielles sur l'eau (intra mais aussi extra)cellulaire  pour mieux comprendre la complexité du vivant

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L'eau dans l'orchestration de la machinerie cellulaire. Certains malentendus : une brève revue

Plan de l'article :

1 La mauvaise interprétation des images de microscopie électronique


2 L'eau interfaciale largement ignorée


3  La mésinterprétation des concentrations à l'intérieur de la cellule

31. L'ignorance des propriétés physiques des macromolécules associées à l'eau

32. La confusion entre formes libres et liées (chélatées,  séquestrées)

33. L'ignorance que la plupart des gradients de diffusion / concentration ne sont pas significatifs dans la cellule au niveau macromoléculaire


4 L'ignorance des modes itératifs de propagation des ions et des petites molécules


5 Qu'en est-il de l'orchestration des réactions à l'intérieur de la cellule?


6 Conclusion: «l'ordre issu de l'ordre"

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 Résumé :


"Aujourd'hui, les biologistes peuvent explorer la cellule au niveau du nanomètre. Ils découvrent un monde insoupçonné, étonnamment surpeuplé, complexe et hétérogène, dans laquelle l'eau, aussi, est complexe et hétérogène. 

Dans la cellule, les phénomènes statistiques, tels que la diffusion, longtemps considérés comme le transport principal pour les substances solubles dans l'eau, doivent désormais être considérées comme inopérante pour orchestrer l'activité cellulaire. A ce niveau, les résultats des recherches ne sont pas encore assez nombreux pour donner une représentation exacte de la machinerie cellulaire; Cependant, elles sont suffisantes pour cesser de raisonner en termes de statistiques (diffusion, la loi d'action de masse, pH, etc.) et d’encourager les biologistes et les biochimistes de prospecter intensément l'énorme panoplie des propriétés biophysiques des associations macromolécule-eau à l'échelle du nanomètre. 


Notre principal objectif, ici, est de discuter de certains des interprétations erronées les plus courantes en raison de l'ignorance de ces propriétés, et d'exposer brièvement les bases pour une meilleure approche de la machinerie cellulaire. Giorgio Careri, qui a démontré la corrélation entre les courants de protons à la surface du lysozyme et de l'activité de cette enzyme a été l'un des pionniers de cette approche.  


Conclusion: «l'ordre issu de l'ordre"

L’eau interfaciale eau, qui constitue la quasi-totalité de l'eau de la cellule, subit de nombreux changements physiques synchronisés avec les transformations macromoléculaires. Beaucoup de progrès ont été réalisés démontrant son rôle prééminent au niveau du nanomètre (macromolécule), concernant la reconnaissance, la régulation et la coordination (Robinson et Sligar ; revu par Mentré).

Mais ce problème de l'orchestration au micromètre (organites) niveau en est encore à ses balbutiements. L'organisation des organites est explorée avec une précision accrue, mais loin de rendre le problème plus clair, il le rend  de plus en plus complexe. Par exemple, il a été récemment montré que la mécanique du kinétochore, dirige le mouvement des chromosomes via les microtubules et favorise l'arrêt de cycle cellulaire, impliquant au moins une centaine de protéines.

Il est tentant de considérer que la cellule pourrait coordonner son activité en utilisant des signaux mécaniques et électromagnétiques. Les signaux mécaniques pourraient être initiés par des variations de densité de l'eau interfaciale accompagnées de variations de la configuration des macromolécules. Quant aux signaux électromagnétiques, il serait intéressant aujourd'hui de reconsidérer de manière plus approfondie les idées avancées dans les années 1990: le transfert de signaux constitués de lumière cohérente le long de l'eau interfaciale au sein des microtubules et la «vision» de la lumière infrarouge par le centrosome.

A travers les écrits d’Erwin Schrödinger, l'orchestration de la cellule se révèle être beaucoup plus sophistiquée que les biologistes ne l’avaient même envisagée, laissant de moins en moins de place à la dissipation thermique, qui prévaut in vitro, et exclut donc le chaos :

« . . . le comportement de la matière vivante, dont les caractéristiques les plus frappantes sont visiblement basées dans une large mesure sur le principe « de l’ordre issu de l’ordre ». (Erwin Schrödinger)" (Lire : "Qu'est-ce que la vie?" ).




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