Un système biologique modèle contribue à la compréhension d'un «état absorbant».
Une équipe de scientifiques allemands a étudié le comportement des fibres faites d'actine (une protéine des muscles) lorsqu'elles sont simultanément transportées et reliées entre elles. Dans un article publié par les Proceedings of the National Academy of Sciences, l'équipe explique avoir découvert qu'à un certain point, le système entre subitement dans un «état absorbant», sans pour autant cesser de consommer de l'énergie. L'étude a été partiellement financée par le projet COMPNET («Dynamics and Self-organisation in Complex Cytoskeletal Networks»), lequel a reçu 1,5 million d'euros dans le cadre d'une subvention du Conseil européen de la recherche (CER) au titre du septième programme-cadre (7e PC) de l'UE. Un état absorbant peut se décrire comme un train de marchandises disposant d'assez d'énergie et continuant sur ses rails. Un système ne peut s'échapper d'un tel état. L'équipe allemande a pu démontrer comment ces lois fonctionnent également dans la nature. Pour étudier les lois de ces états absorbants dans les protéines musculaires, elle a construit un système modèle simple, avec juste trois composants: l'actine (la protéine musculaire), des protéines motrices responsables des transports et des mouvements dans les cellules, et des molécules de fascine qui relient les fibres d'actine. Ce modèle simple et facile à contrôler a permis d'étudier les principes fondamentaux des états absorbants. Les scientifiques ont pu étudier comment l'actine s'inscrit dans un système actif, qui consomme de l'énergie en permanence. Nous sommes entourés de systèmes actifs, qu'il s'agisse des machines les plus simples ou des créatures les plus complexes, mais nos connaissances et notre compréhension de ces systèmes reste limitée. L'expérience comportait des millions de protéines motrices biologiques ancrées sur une surface de verre et chargées de transporter les fibres d'actine. Elles représentaient la composante active du système modèle. Après l'ajout d'ATP (l'adénosine triphosphate, le «carburant» des protéines motrices), les fibres commencent à se déplacer de manière aléatoire. Les chercheurs ont alors ajouté des molécules qui relient les fibres, conduisant à la formation de structures croissantes, qui se déplaçaient sur la surface de verre. Finalement, toutes les fibres se sont retrouvées intégrées à de grandes structures. Cependant, ces structures ne pouvaient plus se déplacer librement sur la surface: elles s'organisaient en cercles tournant en rond sur place. Le système est piégé dans un état absorbant dont il ne peut s'échapper. À la grande surprise des scientifiques, les structures se sont révélées être assez complexes. L'équipe signale ainsi un ensemble de cercles bien ronds, faits de millions de fibres et tournant sans cesse sous l'influence des protéines motrices. «La surprise ne vient pas seulement de la complexité des structures mais du fait qu'un système aussi simple, avec seulement ses trois composants de protéines motrices, fibres et molécules de liaison, puisse entrer dans un état absorbant», déclare Volker Schaller, l'auteur principal de l'étude de l'institut de biophysique moléculaire et cellulaire de la Technische Universität München en Allemagne. Pour Andreas Bausch, un autre auteur, le plus fascinant est qu'un système actif entrant dans un état absorbant continue de consommer de l'énergie: «Le point le plus intrigant de ce système modèle, outre la fascination des formes quasiment parfaites, est une contradiction apparente. Pour le système, un état absorbant est comme un cul-de-sac: dès qu'une partie du système s'engage sur la voie sans issue, il n'y a plus d'évasion possible.»Pour plus d'informations, consulter: Technische Universität München http://portal.mytum.de/welcome/
Pays
Allemagne