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On a découvert la bio-ferroélectricité

mercredi 25 juin 2014

par Agnès Vernet

Polarisation électrique spontanée des matériaux, la ferroélectricité a été mise en évidence dans la paroi d’une artère.

Découverte en 1921, la ferroélectricité a discrètement changé le monde. C’est elle qui permet, par exemple, d’inscrire une information sur un disque dur. Mais ce phénomène n’est pas limité aux matériaux inertes. Des chercheurs de l’Université de l’État de Washington, à Seattle, avaient, en 2012, pour la première fois, pu mesurer des propriétés ferroélectriques dans des tissus vivants. Ils confirment aujourd’hui cette observation grâce à une collaboration avec l’Académie chinoise des sciences et les Universités de Houston et Boston. Leurs précédents travaux avaient pointé le probable rôle de l’élastine – protéine fibreuse aux propriétés élastiques secrétée par les fibroblastes durant leur croissance – dans la ferroélectricité biologique. Ils renforcent leur hypothèse et mesurent le changement de polarisation qu’induit un champ électrique sur la protéine, une propriété caractéristique de la ferroélectricité.
Un petit échantillon d’élastine prélevé sur une aorte de porc a été soumis à un champ électrique. Après avoir éteint le champ électrique, les chercheurs ont observé le changement de polarisation des élastines par microscopie à force piézoélectrique de résolution nanométrique – un mode d’utilisation du microscope à force atomique qui permet d’imager et de manipuler les domaines ferroélectriques d’un matériau – et par des mesures électriques macroscopiques. Le comportement de la polarisation des élastines s’est avéré similaire à celui d’un matériau ferroélectrique inerte. Le phénomène a aussi été mis en évidence sur la tropoélastine, monomère soluble d’élastine, ce qui indique une propriété intrinsèque de la molécule.
Reste l’épineuse question : quelles sont les fonctions biologiques de la ferroélectricité dans l’élastine ? Les chercheurs de l’Université de Washington imaginent qu’elle pourrait participer au maintien de la flexibilité de la protéine. Si cette hypothèse s’avère exacte, la détection de la ferroélectricité pourrait permettre de saisir les premières étapes de la perte de souplesse des artères, avant même que l’installation de l’athérosclérose puisse être observée.

Liu Y et al. (2014) Proc Natl Acad Sci USA,
doi:10.1073/pnas.1402909111

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Tropoélastine.
© Matthew Zelisko/Université de Houston

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