Les moteurs biologiques - Jacques PROST

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Moteurs moléculaires biologiques par Jacques prost La vie des êtres unicellulaires ou multicellulaires met en jeu un certain nombre de fonctions parmi lesquelles la synthèse chimique, le mouvement, le transport de matière, la morphogenèse, la duplication etc. Depuis environ une quinzaine d'année, il est apparu de plus en plus clairement que ces fonctions étaient assurées par des machineries d'une complexité redoutable. Le nom générique de moteur moléculaire est associé au plus simples de ces machineries. On distingue couramment les moteurs moléculaires rotatifs des moteurs moléculaires linéaires. Les premiers sont impliqués principalement dans la synthèse du carburant cellulaire essentiel l'ATP (adénosine triphosphate) et dans la propulsion de bactéries telles que E. coli, les seconds sont ubiquitaires dans les cellules eucaryotes. Ils participent au transport intra-cellulaire, à la motilité cellulaire, à la mitose, à l'organisation de la cellule, aux contractions musculaires, aux battements des cils et des flagelles, à la détection du son etc. S'il est aisé de comprendre l'importance biologique des moteurs moléculaires on peut se demander en quoi ils peuvent intéresser les physiciens et les physico-chimistes. La raison est double, bien que l'accent soit souvent mis seulement sur le premier aspect. Premièrement, la faible taille de ces moteurs en fait des objets soumis violemment aux fluctuations thermiques (" bombardement " incessant par les autres molécules), et malgré ces sollicitations stochastiques importantes, ils ont un fonctionnement comportant très peu de " fautes ", leur mouvement est presque déterministe, leur rendement est élevé ( presque un pour certains moteurs rotatifs).On a donc là un problème de physique statistique intriguant. Deuxièmement, et cet aspect est sous-estimé à l'heure actuelle, les moteurs moléculaires sont des acteurs essentiels des processus d'auto-organisation de la cellule. La description de ces processus fait appel à la physique des transitions de phase et des systèmes dynamiques. Ce champ d'activité commence tout juste à être exploré, et présence une très grande richesse.