[Flash Info Chimie] #10 Des canaux ioniques bio-inspirés

La biologie synthétique, c’est une science dont on pourrait expliciter le but ultime comme la synthèse artificielle d’un organisme vivant, uniquement à partir de composés chimiques produits en laboratoire. Bien sûr, ce qui attire le plus l’attention, c’est la génétique, et il faut dire que les progrès de synthèse d’un ADN synthétique et fonctionnel sont spectaculaires (voir ce billet sur le travail de C. Venter et de sa bactérie « synthétique »). Mais chacun des composants cellulaires représente un défi immense. Et les membranes n’échappent pas à la règle. Faire une bicouche avec des lipides, ça, on sait faire. A peu de chose près, c’est comme faire une bulle de savon… Mais les membranes cellulaires sont d’une très grande complexité : entre les marqueurs polysaccharides indispensables à la reconnaissance cellulaire, les protéines de surface, ou au contraire trans-membranaires, les canaux ioniques, etc… leur étude est difficile, et ne fait que commencer.

Dans cet article paru dans le Journal Of The American Chemical Society, Zhang et ses collaborateurs exposent leur pompe ionique bio-inspirée des pompes biologiques trans-membranaires. Il s’agit en fait d’un tunnel de polyethylène tétraphtalate (PET) en forme de cigare, de diamètre 120 nm au milieu, et d’une vingtaine de nanomètre à ses extrémités. Et justement, ces extrémités ont été modifiées par des groupements sensibles au pH : Une d’entre elle va se refermer en milieu acide (pH faible), quand l’autre va se refermer en milieu basique (pH élevée) :

bioinspired ionic pump

En vert, l’extrémité qui est hydrophile (donc ouverte) en milieu acide, grâce à des ions pyridinium, et qui se ferme en milieu basique, et en rouge, l’extrémité hydrophile en milieu basique (grâce aux ions carboxylates), et fermé en milieu acide.

 

Avec ce canal ionique, les auteurs ont ainsi pu réaliser plusieurs type d’opérations que peuvent effectuer les canaux biologiques : transport passif et actif d’ions, en présence de diverses concentrations de part et d’autre de la membrane où était installée ce tunnel, avec la possibilité de faire passer un seul ion à la fois…

On est bien sûr loin de la complexité des protéines trans-membranaires, sensibles à de nombreux signaux chimiques, mais ces pompes à ions intéressent déjà l’industrie qui y voit une solution pour dessaler l’eau de mer, produire de l’énergie, etc… En attendant de prendre leur place sur des futurs organismes artificiels ?

« Bioinspired Artificial Single Ion Pump« , H. Zhang et al. J. Am. Chem. Soc. 2013, article ASAP

 

N.B. Billet un peu court, vous m’en excuserez, mais une interruption de un mois entre le début de sa rédaction et la fin ont eu raison de ma patience à le peaufiner et à l’enrichir…

About Mr Pourquoi

Ce blog est né il y a quelques années du désir de parler des sciences, de toutes les sciences, depuis les plus insignifiants phénomènes qu’on peut rencontrer dans la vie courante, jusqu’aux sujets de recherche les plus pointus, particulièrement en chimie, et pharmaceutique. Je suis agrégé de chimie, docteur en chimie organique, et actuellement prof en lycée en France, et aussi, (et surtout ! ) un père heureux d’une famille (très) nombreuse.
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One Response to [Flash Info Chimie] #10 Des canaux ioniques bio-inspirés

  1. Hans Bodart says:

    Bientôt des nano-robots qui seront peut-être tous simplement des biobots !

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