Nanotechnologie (3) : Les molécules auto-assembleuses... des tous petits pas vers les origines de la vie ?

Durant mes études en chimie, j'ai souvent entendu l'association de "chimiste" avec "fumiste". C'est très éxagéré. Mais enfin, quand même, si les molécules pouvaient s'assembler d'elles-mêmes, plutôt qu'on développe des trésors de complexité pour le faire nous (les chimistes), ça serait pas si mal... Et puis, si on simplifie à l'extrême le fonctionnement des cellules vivantes, ne sont-elles pas elles-mêmes des usines qui s'auto-assemblent et s'auto-répliquent en permanence ??

Les chimistes n'en sont pas là.
Revenons aux bases. Ces auto-assemblages, c'est quoi ? cela consiste simplement en l'organisation spontanée d'un nombre plus ou moins important de molécules.
Et un exemple simple est le fonctionnement des tensio-actifs (savon et autres): mis en solution, et pour peu que la concentration soit suffisante, on obtient des micelles, des feuillets, ...

Une contribution au débat sur les nano-objets (2) : Les moteurs moléculaires dans la nature

Les nanomachines font peur. On imagine une armée de robots hyper miniaturisés parcourant notre corps, pénétrant nos cellules et notre intimité, pour nous soigner au mieux, nous contrôler au pire, nous tuer le reste du temps. Je ne me permettrais pas de prédir l'avancée de cette science dans les 100-200 prochaines années. Mais voilà un peu où nous en sommes en ce début de siècle.

Revenons aux premières nanomachines, celles conçues, et utilisées par la "nature".
Une des plus importantes, et des mieux connues malgré sa complexité est l'ATPsynthase, une protéine de surface des mitochondries qui permet la fabrication de l'ATP (la source d'énergie chimique dans les organismes).

Pour expliquer brièvement : cette protéine est constituée de plusieurs parties : en vert et orange, la partie fixe (le "stator"). en bleue, la partie mobile qui va tourner sur elle même (le "rotor"). Lorsque la concentration en ions H+ (symbolisé en bille orange içi) est plus importante en dessous de la membrane qu'au dessus, ceux-ci vont actionner cette machine, qui en tournant va permettre de rééquilibrer les concentrations, tout en fabricant de l'ATP.
Voici une des vidéos "prouvant" le mouvement rotatif de cette machine (une bille de 40 nm a été fixée sur le rotor pour rendre visible la rotation...) :



D'autres nanomachines sont fondamentales dans les êtres vivants. Celles qui ont des conséquences les plus visibles sont sans doutes les myosines, qui font se déplacer les filaments d'actine... Cela ne vous dit rien ? Et bien c'est ce qui se passe à chaque fois qu'un muscle se contracte ! en voilà une vidéo pour comprendre le fonctionnement. On y voit un seul "pas". A noter à la fin de la  vidéo le mouvement in vitro de myosine...


Voici ce qui se passe lorsque des myosines sont fixées à une plaque de verre, et que l'on y ajoute des filaments d'actine, (et de l'ATP) :



On pourrait parler aussi des transports de vésicules  le long des microtubules :



Ces nanomachines représentent actuellement le graal des chimistes essayant de les copier... Mais ça, c'est pour une prochaine fois !