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Quel est le rôle joué par les molécules d'eau au niveau des membranes biologiques ?

On sait que les molécules d’eau sont vitales pour le contrôle des flux d’ions et de petites molécules à l’intérieur et à l’extérieur des cellules. Cependant, les méthodes de caractérisation conventionnelles ne permettant pas de différencier les molécules d’eau au niveau de la surface membranaire des masses d’eau intra-cellulaires, leur rôle exact est resté jusqu’à présent difficile à détailler.

Pour en savoir davantage, le Professeur Tahei Tahara et ses collègues du RIKEN Molecular Spectroscopy Lab ont développé une version améliorée de spectrométrie. La technique n’entraîne la vibration que des molécules d’eau présentes à la surface membranaire.

L’équipe de scientifiques s’est penché en particulier sur les lipides de type Phosphatidylcholine, composants majeurs des feuillets lipidiques qui composent les membranes biologiques. Collectant des spectres chaque 100 femto-secondes, ils ont réussi à confirmer que les groupements phosphate tout comme la choline ont des molécules d’eau groupées autour d’eux qui peuvent communiquer et s’agiter les unes en lien avec les autres.

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Chaque lipide de type phosphatidylcholine présent au niveau des membranes biologiques est composé de deux parties, une chaine hydrophobique hydrocarbonée (vert) et une partie hydrophile avec groupement phosphate (rouge).


© LAGUNA DESIGN/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Ces recherches ne constituent encore qu’une goutte d’eau face à la complexité du rôle joué par les molécules d’eau au niveau des membranes biologiques et davantage d’investigations seront nécessaires pour notamment mieux décrypter les processus biologiques à cette échelle.

Source : Inoue, K., et al. Cooperative hydrogen-bond dynamics at a zwitterionic lipid/water interface revealed by 2D HD-VSFG spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry Letters 8, 5160–5165 (2017).

Rédaction : Thibaut Dutruel, ch.mission.sdv chez ambafrance-jp.org

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