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Liaison moléculaire : une alliance plus ou moins fragile

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Les liens labiles ou faibles entre molécules sont indispensables aux communications intercellulaires et intermoléculaires nécessaires à la dynamique du monde vivant. Des chercheurs du Laboratoire de physique statistique (Ecole Normale Supérieure/CNRS/Universités Paris 6 et Paris 7), viennent de montrer, dans Biophysical Journal, que la solidité de la liaison dépend de l'histoire de sa formation.

La vie ne pourrait avoir lieu sans la présence de molécules capables de s'apparier pour former des liens labiles ou faibles. S'il n'existait que des liens forts tels que ceux assurant la cohésion de chaque molécule, le monde qui nous entoure ne serait qu'un lieu figé privé de tous les phénomènes dynamiques que nous connaissons. La respiration, la digestion, la reproduction et la réponse immunitaire, par exemple, ne sauraient exister dans un tel environnement. Souvent un petit nombre de liens faibles suffit à entretenir les signaux intercellulaires et intermoléculaires nécessaires à la dynamique du monde vivant.

De nombreuses études ont été menées afin de mieux saisir la formation et la rupture de ces liens faibles et de comprendre ainsi un monde micrométrique en déséquilibre et en évolution permanents. Mais jusqu'à présent, les chercheurs pensaient que tout lien faible résisterait de la même façon à une sollicitation mécanique donnée visant à le rompre. Des chercheurs du Laboratoire de physique statistique (Ecole Normale Supérieure/CNRS/Universités Paris 6 et Paris 7) viennent d'étudier la résistance du lien streptavidine-biotine, un couple moléculaire communément utilisé, et ont montré que la solidité de la liaison dépend de l'histoire de sa formation.

En effet, les molécules liées peuvent adopter des conformations successives dans lesquelles le lien est de plus en plus résistant, jusqu'à trouver la conformation idéale, celle qui est la plus stable. La première liaison établie entre ces molécules est souvent très faible. Pour passer d'une conformation à une autre, plus résistante, les molécules liées ont besoin d'une quantité d'énergie importante qu'elles trouvent lors de collisions suffisamment fortes avec leur environnement, lesquelles sont plutôt rares. Un lien qui trouve sa conformation la plus stable peut alors résister à des forces extérieures plus de mille fois plus grandes que dans la conformation initiale.

© Julien Husson/ Laboratoire de physique statistique

Pour visualiser le phénomène, on peut faire le parallèle avec un enfant perdant son ballon dans un torrent à proximité d'une falaise (voir figure). On compare le lien faible entre deux molécules au lien entre le ballon et le torrent. L'enfant est présent pour récupérer le ballon et donc rompre la liaison. Dans sa descente au fil de l'eau, le ballon va être bloqué par des amas de pierres jusqu'à ce qu'une vague assez forte le fasse passer par-dessus. L'impact des vagues sur le ballon représente les collisions avec l'environnement. Le ballon descendra ensuite très rapidement jusqu'à l'amas suivant. Chaque arrêt par les pierres correspond à une conformation particulière. Le lien ballon-torrent doit passer de manière transitoire par les autres conformations pour atteindre celui dans lequel il est le plus stable (ballon en bas du torrent). Finalement, plus l'enfant laissera une chance au lien de devenir stable, plus le lien sera fort et plus l'enfant aura du mal à récupérer le ballon, donc à rompre la liaison.

Contacts :

Chercheur
Frédéric Pincet
T 01 44 32 32 53 / 01 44 32 25 02
pincet@lps.ens.fr

Presse
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T 01 44 96 46 06
gaelle.multier@cnrs-dir.fr