Etude de ''la vie'' dans les cellules de matière vivante

 

PHYSIQUE DES ONDES

ESSAI D'UNE NOUVELLE PHYSIQUE

RUBRIQUE N° 15 Étude de la vie dans les cellules de matière vivante

Par Paul Bouchard Le 10/10/2016

1) INTRODUCTION

Le blog ''paulpb.eklablog.fr'' intitulé : ''physique des ondes, essai d'une nouvelle physique'', que j'ai mis sur le net entre Décembre 2013 et Janvier 2015, expose, en 6 chapitres, 4 post-scriptum et 14 rubriques, une thèse selon laquelle la matière, constituée d'électrons-positrons est faite d'ondes. 

Le blog ''paulpb.eklablog.com'' que j'ai ouvert en Janvier 2015 est intitulé ''Ondes de structure de la matière''. Il reprend les textes du blog précédent qui concernent spécialement ce que nous avons appelé ''l'onde de structure de l'électron''. Il s'agit de la composante transversale de l'onde électromagnétique (l'électron) qui constitue ''le dit champ magnétique'' de l'électron en mouvement. Cette onde est tournante, elle ''structure'' la composante lumière (onde énergétique longitudinale), créant ainsi une ''dite particule'', électron ou positron suivant le sens de sa rotation (spin) par rapport à la direction de cette onde lumière. En fait, c'est la même onde qui tourne. Elle est constituée DE substance de l'espace et se propage DANS cette substance ( thèse de J.J.Micalef).

Sur le plan énergétique qui est le plus facilement mesurable (le seul que la science physique prend réellement en considération), l'électron, associé à la théorie des quanta, explique tous les phénomènes électromagnétiques et chimiques ainsi que la majorité des processus énergétiques internes à l'atome qui sont décrits par la physique quantique.

Par contre, lorsqu'il s'agit des domaines relatifs aux états physiques et aux structures des matériaux, à l'énergie ''dite de masse'', à tous les phénomènes qui concernent le noyau de l'atome, la science théorique actuelle ''dite standard'' basée sur le consensus intenable ''onde et particule'', se trouve souvent en grande difficulté d'explication logique. Dans l'optique de notre thèse, ''la matière est faite d'ondes'' (thèse de G. Lafrenière), et ''l'électron est la particule de matière la plus élémentaire'', il nous a été donc nécessaire d'avancer une nouvelle thèse pour la composition des noyaux atomiques qui seraient constitués de ''brochettes'' d'électrons et de positrons. Nous avons explicité cette thèse au chapitre N°424 du blog, au N°94 de la rubrique N°1, et nous avons pu constater dans les rubriques suivantes son adaptation à l'explication de divers phénomènes, comme la résonance magnétique nucléaire, les transitions de phases, la supraconduction, le fonctionnement des lasers, la fusion nucléaire.

Dans ma recherche de nouveaux domaines dans lesquels l'ensemble des thèses exposées pourraient apporter une vision nouvelle, je me suis fixé un nouveau ''challenge'', celui de pénétrer la biophysique. C'est, je cite Wikipédia : << une discipline à l'interface de la physique et la biologie où les outils d'observation des phénomènes physiques sont appliqués aux molécules d'origine biologique....Plusieurs domaines de la biologie dans son sens le plus large ont bénéficié des avancées réalisées par la biophysique. L'écologie, l'évolution des espèces, la médecine, la biologie cellulaire ou encore la biologie moléculaire sont quelques exemples de l'application de la compréhension biophysique. >> 

Dire que ce domaine est ''un monde'' est exact à tous les sens du terme. Le danger est réel de se perdre en concepts philosophiques. Tout d'abord du fait que ''la vie'' concerne l'homme dans son intégralité mentale aussi bien que physique, ensuite à cause de la complexité des phénomènes en jeu et de la diversité inouïe des formes obtenues avec les mêmes substances, les mêmes contingences environnementales et les mêmes processus. Enfin on doit reconnaître la difficulté pour la physique traditionnelle, avec ses lois, sa rationalité, sa ''mécanique'', à s'adapter à l'étude du vivant. Les différentes écoles scientifiques sont aussi dans l'obligation de tenir compte des concepts philosophiques en cours à leur époque. Les découvertes scientifiques d'origine expérimentale qui vont à l'encontre de ces concepts sont alors vivement critiquées avant de pouvoir être validées. Plus la science progresse, plus les questionnements sont nombreux et complexes. Ceci déplaît aux philosophes qui ''s'enracinent'' facilement dans leurs idées. Essayons de réaliser ci-dessous un court historique qui tient compte des conceptions en cours à chaque époque et qui reprend les différentes directions de recherche.

2) HISTORIQUE

21) Les vitalistes

Le vitalisme est une théorie considérée comme scientifique par certaines écoles bien qu'elle ait été développée depuis l'antiquité par les philosophes grecs et discutée par les théologiens chrétiens.

<< Le vitalisme est une tradition philosophique pour laquelle le vivant n'est pas réductible aux lois physico-chimiques. Elle envisage la vie comme de la matière animée d'un principe ou ''force vitale'', qui s'ajouterait pour les êtres vivants aux lois de la matière. Selon cette conception, c'est cette force qui insufflerait la vie à la matière....Bien que le terme précis de vitalisme n'ait fait son apparition qu'au 18ème siècle, le premier vitaliste de la pensée occidentale fut sans aucun doute Aristote qui cherche, dans son traité ''De anima'' une définition de l'âme. La philosophie d'Aristote identifie l'âme au "principe moteur" des êtres vivants... Les philosophes d'inspiration vitaliste considèrent l'activité intellectuelle comme fondamentalement subordonnée à la "vie" (contrairement à l'animisme des civilisations primitives). >> Wikipédia

<< La naissance du christianisme coïncide avec un premier abandon du vitalisme. La science et la philosophie sont dépossédées de leurs fonctions explicatives et justificatives. Le sens et la destination de l'homme deviennent des préoccupations purement théologiques, et le vitalisme s'efface devant le dogme de la toute-puissance divine...Vers la fin de la Renaissance, indissociable de la révolution scientifique, le vitalisme réapparait. Le retour au rationalisme scientifique relance la recherche, philosophique tout d'abord, sur l'origine, le principe et le dessein de la vie. C'est à ce moment que le vitalisme et le mécanisme vont se formaliser et les théories s'opposer...P.J.Barthez (1734-1806) est l'instigateur de la doctrine vitaliste. >> Wikipédia

 << Le vitalisme a mauvaise réputation auprès de nombreux biologistes modernes qui l'identifient à une introduction en contrebande de l'anthropomorphisme et du finalisme dans l'explication physico-chimique de la vie. Ainsi, le biochimiste Jacques Monod, notamment, l'a critiqué dans son ouvrage Le hasard et la nécessité (1970) en s'appuyant sur les avancées de la génétique et de la biologie moléculaire. Dans le même chapitre, il qualifie d'ailleurs le vitalisme de Bergson (1859-1941) de « vitalisme métaphysique » aux consonances poétiques...Si peu de biologistes actuels se disent vitalistes, un certain nombre de philosophes contemporains se réclament encore de cette doctrine. >> Wikipédia

22) Les ''mécanistes''

La physiologie est, pour les ''mécanistes'' (matérialistes), le domaine d'études idéal en biologie. Les physiologistes étudient le rôle, le fonctionnement et l'organisation mécanique, physique et biochimique des organismes vivants et de leurs composants (organes, tissus, cellules et ''organites'' internes à la cellule). Ils étudient également les interactions entre un organisme vivant et son environnement. Citons rapidement les domaines de recherche en physiologie :

*les fonctions de nutrition

*la fonction de reproduction ;

*les fonctions de relation, la locomotion et les fonctions sensorielles

<< René Descartes (1596-1650) pose les bases de la conception mécaniste. D'une part, la vie animale est réduite à une somme de processus mécaniques qui, bien qu'incompris, ne doivent rien au surnaturel ou au spirituel. D'autre part, cette conception de l'animalité trace une frontière très forte entre l'animal, déterminé par la nature, et l'homme libre par l'esprit. Ainsi, l'homme et l'animal sont, par essence, irréductibles à un principe vital commun. >> Wikipédia

<< Jean-Baptiste de Lamarck (1744-1829), plus connu pour sa théorie transformiste (le vivant évolue) et sa monumentale œuvre de naturaliste, s'opposera sur le plan scientifique au vitalisme et militera activement pour la réduction de la vie à des phénomènes physico-chimiques. >>Wikipédia

C'est lui, avec Claude Bernard et Charles Darwin, qui sont les ''créateurs'' de la biologie moderne, celle-ci prend en compte le temps, les circonstances et l'environnement.

<< Claude Bernard (1813-1878), critique le vitalisme pour son incompatibilité avec les méthodes expérimentales qui, seules, donnent une valeur scientifique aux théories soutenues dans le domaine des sciences de la nature (Introduction à l'étude de la médecine expérimentale)...Les expériences de Louis Pasteur (1822-1895) sur les microbes et la génération spontanée constituent une étape vers l'abandon du vitalisme scientifique. >>Wikipédia

Claude Bernard reconnaît combien il est difficile d'appliquer la méthode expérimentale aux êtres vivants. "Le corps vivant, dit-il, surtout chez les animaux élevés, ne tombe jamais en indifférence physico-chimique avec le milieu extérieur, il possède un mouvement incessant, une évolution organique en apparence spontanée et constante, et, bien que cette évolution ait besoin des circonstances extérieures pour se manifester, elle en est cependant indépendante dans sa marche et dans sa modalité." Et il conclut : "En résumé, c'est seulement dans les conditions physico-chimiques du ''milieu intérieur'' que nous trouverons le déterminisme des phénomènes extérieurs de la vie." (introduction à la médecine expérimentale, 1865).

Par cette dernière phrase Claude Bernard met l'accent sur l'importance de l'étude du milieu intérieur de la cellule vivante. Puisqu'il est question ici de fonctionnement, les recherches devraient pouvoir être conduites à partir d'expérimentations menées scientifiquement, et sans recourir aux concepts vitalistes (forces vitales). Mais nous verrons que l'explication de ces fonctionnements, au niveau moléculaire et en particulier au niveau du noyau des cellules, pose à la physique standard des particules, des problèmes pratiquement insolubles pour cette physique. Ces difficultés concernent non seulement l'émergence de la vie (embryologie), mais aussi le mode de transmission du logiciel de fonctionnement entre les cellules (neurophysiologie et physiologie végétale). Le renouvellement permanent de ces cellules qui est commandé par ce logiciel pose problème également.

23) Les histologues

Dans le même esprit de recherche scientifique et expérimentale, mais en se posant moins de problèmes conceptuels, l'histologie << autrefois appelée anatomie microscopique, est la branche de la biologie et de la médecine qui étudie les tissus biologiques. Elle se situe au carrefour de la biologie cellulaire, l'anatomie, la biochimie et la physiologie. Elle a pour but d’explorer la structure des organismes vivants, les rapports constitutifs et fonctionnels entre leurs éléments fonctionnels, ainsi que le renouvellement des tissus. Elle participe à l'exploration des processus pathologiques et de leurs effets. >> Wikipédia

<< La notion de tissu biologique est due à Xavier Bichat, en 1799, grâce à son ouvrage ''Traité des membranes en général et de diverses membranes en particulier''. On définit un tissu comme un ensemble de cellules ayant des caractères morphologiques analogues. Leur classification est alors simple : épithéliaux, musculaires, nerveux, conjonctifs. Ces premières études ont conduit à établir une grande quantité d'information sur les structures biologiques, ce qui a permis l'élaboration de la théorie cellulaire en 1838. Le terme d'histologie fut utilisé pour la première fois en 1819....Les techniques de biologie cellulaire, de biologie moléculaire, de clonage et de génétique moléculaire ont permis de mieux comprendre le fonctionnement cellulaire et les interactions cellulaires. Ainsi, si la cellule constitue bien l'unité fondamentale de la structure des organismes vivants, elle se révèle être un ensemble incroyablement sophistiqué et complexe. L'histologie moderne considère ainsi la cellule comme une unité fonctionnelle fondamentale. >> Wikipédia

3)  DE L’ÉLECTRON   A   LA    BIO-CELLULE

La cellule vivante est donc, sinon le sujet fondamental, du moins l'objet principal de notre étude. Nous allons tout d'abord étudier sa composition, plus précisément la suite des éléments constitutifs successifs (poupées russes) qui forment l'être vivant.. L'électron, le noyau atomique, les atomes forment tous les éléments chimiques existants. Les composés organiques sont des ensembles d'éléments chimiques dont la composition est particulière, (voir plus loin) qui entrent dans la constitution de la matière vivante, ce sont les briques ''physico-chimiques'' de cette matière vivante. Ces briques ''organiques'' sont utilisées et transformées par les cellules de l'organe vivant, au fur et à mesure de ses besoins de croissance, mais cet organe ne peut rester en vie que s'il est ''alimenté'' en permanence par des mêmes briques ''organiques'' en provenance du milieu extérieur, ''prédigérés'' par les cellules de l'organe lui-même (nutrition, respiration). Les composés organiques (les briques) servent à construire les biomolécules internes aux cellules vivantes. Ce sont donc ces très nombreuses biomolécules, et en particulier les grosses molécules (polymères naturels), qui constituent l'essentiel des biocellules des tissus biologiques et de tous les organes fonctionnels de l'être vivant.

Ces molécules organiques (biomolécules) sont donc spécifiques de la matière vivante. Elles sont les premiers ''organismes'' capables d'un début de ''vie'' propre, mais elles sont ''contraintes'', de par leur fonction, de travailler dans et pour leur cellule, comme le serait un atelier dans une usine. Elles entrent dans la structure des cellules et permettent leur fonctionnement. Elles proviennent toutes de l’alimentation. Les besoins des cellules sont couverts par un enchaînement de réactions biochimiques appelé ''métabolisme'', à partir des nutriments et du dioxygène apportés par le sang ou la sève. Il existe une grande diversité de métabolisme (respiration, photosynthèse, fermentation).

<< Le métabolisme est l'ensemble des réactions chimiques qui se déroulent au sein d'un être vivant pour lui permettre notamment de se maintenir en vie, de se reproduire, de se développer et de répondre aux stimulus de son environnement. Certaines de ces réactions chimiques se déroulent en dehors des cellules de l'organisme, comme la digestion ou le transport de substances entre cellules. Cependant, la plupart de ces réactions ont lieu dans les cellules elles-mêmes... Le métabolisme comprend des réactions de synthèse (fabrication) de molécules formant l’anabolisme et des réactions de dégradation : le catabolisme. >> Wikipédia

Le métabolisme gère le fonctionnement interne des cellules sur le plan des relations chimiques (biochimiques) par échanges des électrons de valence, or cette chimie est essentiellement celle du carbone, et aussi de l'hydrogène et de l'oxygène. La chimie du carbone est considérable (des millions de composés carbonés). La raison en est la capacité du carbone à former des liaisons covalentes avec lui-même et donc de nombreuses chaînes de différentes longueurs, ainsi que des cycles de différentes tailles. L'hydrogène est également un très bon liant   (liaison hydrogène, voir le blog rubrique N°1 chapitre N°91) (à relire absolument).

Ces relations dans lesquelles les électrons jouent leur rôle énergétique en même temps que celui de liant des atomes sont d'une grande variété et complexité. Il est donc question tout d'abord du rôle énergétique et ''quantique'' de l'électron dans l'atome et donc de son rôle biochimique à l’intérieur des biomolécules qui constituent la cellule vivante.C'est le point de vue du physicien et du chimiste plus que celui du biologiste. Ce dernier est plus attiré par l'étude du fonctionnement de la cellule, du ''logiciel'' de fabrication, du transfert des informations à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule.

Il est important de souligner que ce ''logiciel'' général de fonctionnement de la cellule est étonnamment généralisable à l'ensemble des organismes vivants. Je cite Wikipédia :

<< Il est frappant d'observer la similitude des voies métaboliques fondamentales et des composés biochimiques à travers les organismes les plus divers. Ainsi, les acides carboxyliques constituant les intermédiaires du cycle de Krebs se retrouvent chez tous les êtres vivants connus, allant d'un procaryote tel qu'E. coli jusqu'à un métazoaire tel que l'éléphant. Ces similitudes remarquables sont très certainement dues à l'apparition précoce de ces voies métaboliques au cours de l'évolution des formes de vie sur Terre et à leur conservation en raison de leur efficacité. >> 

Cette généralisation des processus de fonctionnement est compréhensible si l'on accepte les hypothèses de base de notre blog, la fonction structurante de l'électron (onde de structure), et surtout celle du noyau atomique. En effet, le fait que toute la matière vivante (organique) soit construite à partir de l'atome de carbone, indique de manière évidente que la structure de toutes les cellules dépend de la fonction ''structurante'' du noyau de l'atome de carbone. C'est ce dernier qui détermine et développe ''le plan de l'atelier'' (la biomolécule) et une partie, sinon la totalité du ''plan de l'usine'' (la biocellule).

Le développement de la structuration, et la connaissance du fonctionnement des éléments de matière vivante aux différentes échelles, ainsi que l'explication du mode de transmission des informations entre toutes les structures est, peut-être, dans le cadre de la physique des ondes, la clef du ''mystère'' de la vie. Nous verrons bien quel sera l'aboutissement de notre étude et ce que pourra-être notre conclusion.

Nous ne revenons pas sur nos hypothèses concernant l'électron et le noyau atomique, nous les avons abondamment développées dans notre blog qu'il est indispensable de lire avant de poursuivre la lecture de cette nouvelle rubrique. C'est donc à partir des constituants principalement ''organiques'', atome de carbone, composés organique, biomolécules et cellules que nous commençons notre étude.

4) COMPOSANTS ORGANIQUES DE BASE D'UNE BIO-CELLULE

Pourquoi ces éléments chimiques, constituants de la matière inerte, deviendraient-ils ''vivants'', ou plus exactement comment se fait-il que leur assemblage permette l'éclosion d'un nouveau mouvement que l'on appelle ''la vie'' ? Étudions d'abord les caractéristiques de ces composés organiques. La définition même du ''composé organique'' prête à confusion et se trouve être l'héritage du concept vitaliste que nous venons de voir.

Matière organique (MO): ce sont tous les constituants provenant d'êtres vivants : végétaux, animaux, bactéries, champignons vivants ou morts, décomposés ou en cours de décomposition, déjections et humus (fraction colloïdale d'origine végétale).

Matière minérale (MM), tous le reste, c'est à dire :

*des constituants minéraux ou mécaniques provenant de la désagrégation de la roche du sous-sol ou des apports par l'homme. Ils sont classés par leur grosseur ou par leur minéralogie (silice, silicates, calcaires, colloïdes minéraux, argile, oxydes de Fe et d'Al, grains de limons.

*des corps minéraux dissous dans ce qu'on appelle la "solution du sol" provenant de la décomposition de la roche et des matières organiques ou des apports par l'homme. Il s'agit d'acides, de bases et de sels en partie ou en totalité dissociés en ions (Ca2+,Mg2+, NO3-, CO3H-,...).

Cette classification ancienne n'est plus valable depuis que la chimie s'est mis à créer des matières organiques synthétiques (hydrates de carbone en particulier) qui ne sont pas ''vivants''. (Marcellin Berthelot (1827-1907) en est le précurseur). Le fait de dire que tout ce qui est organique est synthétisé par les êtres vivants n'est plus aussi simple. On ne peut non plus dire que tout ce que est synthétisé par des organismes vivants est organique.

Les meilleures définitions actuelles semblent être les suivantes :

Les matières minérales (MM) concernent tous les éléments chimiques de la classification périodique des éléments.

La matière organique (MO) contient principalement du carbone ainsi que de l'hydrogène et de l'oxygène, souvent de l'azote, du soufre et du phosphore, mais ce qui définit réellement la matière organique, c'est que celle-ci possède un ensemble de molécules dans lesquelles il y a au moins une liaison direct ''Carbone-Hydrogène''.

Ces définitions ne sont bonnes que globalement, en effet on trouve de nombreuses matières qu'il est difficile de classer car ce sont des composés communs à ces 2 branches. Les enseignants ont du mal à fixer les idées de leurs étudiants. Je cite Alfa-Oumar Diallo de l' Institut supérieur des sciences de l'éducation de Guinée http://www.radisma.info/document.php?id=458

<< On sait que le carbone forme un grand nombre de composés ; "on en connaît actuellement environ six millions" (Atkins P., 1992, p. 678), mais chaque jour voit apparaître plusieurs nouveaux composés. La chimie organique moderne traite aussi bien des produits naturels que des composés de synthèse, des matières plastiques, des produits pharmaceutiques, pétrochimiques, combustibles et alimentaires. Elle nous ramène aux fondements mêmes de notre vie. A tel point que l'environnement même rural de l'élève s'en trouve débordé. Certaines représentations des élèves de la chimie organique rappellent étrangement l'idée erronée que l'on avait autrefois et selon laquelle ces composés ne pouvaient être formés que par des "organes" sous–entendu des organismes vivants. >>

5) LES BIOMOLÉCULES

51) Assemblage des composants organiques

La ''vie'' des organismes vivants ne semble pas liée à la nature propre ou à la complexité de ses constituants. On retiendra cependant, pour les éléments composant la matière vivante, certaines caractéristiques importantes comme la présence obligatoire de l'élément hydrogène, la liaison (dite covalente) ''carbone-hydrogène'' (relire le blog rubrique N°1 chapitre N°91), la présence indispensable de l'oxygène, donc de celle de l'eau (H2O). Si ces conditions sont réunies, la ''vie'' semble tout près, à condition de trouver le milieu extérieur favorable, le terrain, la durée et le ''catalyseur'', ( peut-être la ''force vitale'' ??).

Les organismes vivants ne peuvent exister et se développer que si le milieu extérieur contient et leur fournit certaines ''matières minérales'' indispensables, l'eau bien sur (65% de la masse corporelle humaine M.C.), mais aussi des sels et des ions minéraux (8,9% de la M.C.). Par ailleurs, leur développement nécessite un apport constant d'énergie qu'ils tirent de leur alimentation externe.

C'est donc ''l'assemblage'' des composants organiques et autres dont nous venons de parler, qui permet la fabrication de toutes les diverses ''briques'' de construction que sont les molécules de matière vivante. Cela est facilité par la liaison hydrogène qui, grâce à ses électrons disponibles, peut être considéré comme le ''ciment chimique et électrique'' (énergétique) de tous les matériaux, et en particulier ceux à base de carbone. Mais ce sont ces matériaux carbonés qui constituent la ''structure'' de la matière organique (son squelette). Et l'existence de cette structure est la condition impérative de l’apparition de ''la vie'' dans une matière dite ''organique''.

<< La chaîne carbonée, appelée aussi squelette carboné, est, dans une molécule organique, la chaîne formée par un ensemble d'atomes de carbone contigus, reliés par des liaisons covalentes. Il s'agit donc d'un enchaînement ininterrompu d'atomes de carbone : enchaînement linéaire ou formant un ou plusieurs cycles (composés aromatiques, cyclanes). Elle est considérée comme le squelette des molécules organiques. Une molécule organique peut avoir plusieurs chaînes carbonées reliées par des atomes tels l'oxygène (hétéroatome). >> Wikipédia

Nombre des renseignements ci-dessous sont extraits de Wikipédia. Merci pour tout ce travail mis à notre disposition. Ils sont choisis et présentés en fonction des éléments qui pourraient être en rapport avec notre thèse et d'une nécessité de décrire seulement l'essentiel d'une réalité physique qui est pourtant très complexe.

Les molécules qui constituent les êtres vivants leur sont particulières, elles ne se retrouvent pas dans les roches. Elles sont donc formées à partir des assemblages des atomes dont nous venons de parler ( liaison hydrogène, structure carbonée).

Ce sont :

* les glucides (les sucres) (1.4%) de la masse corporelle humaine

* les protides (les protéines (18%) ''

* les lipides (les graisses) (3%) ''

* les acides nucléiques (3.7% de la M.C.) ( ADN, ARN, information génétique )

* quelques autres molécules spécifiques comme les vitamines (des traces) (catalyseurs).

52) Les glucides.

Les glucides ont deux rôles importants dans les cellules :

* Le premier est l'accumulation et la fourniture d'énergie pour les besoins internes de chaque cellule. C'est le rôle des molécules simples, les oses, particulièrement le glucose. Ils représentent la principale source d’énergie pour la formation de l'adénosine triphosphate (ATP) qui est le composé énergétique de toutes les cellules. Au cours de sa dégradation, par oxydation, la molécule d'ATP fournit rapidement l’énergie nécessaire aux réactions du métabolisme, selon les besoins de la cellule. Elle se reforme de nouveau en captant l’énergie libérée par la dégradation des molécules de glucose. Le processus d’oxydation concerne donc un échange d'électrons entre les atomes de l'élément ''réducteur'' (l'ose) et ceux de l’oxydant ( l'oxygène). Le glycogène est la macromolécule glucidique en réserve de l’organisme, elle est composée de nombreuses molécules de glucose.

* Le deuxième rôle des glucides est structural et fonctionnel. Plusieurs oses liés entre eux par des liaisons covalentes, forment des polyosides. Les plus répandus du règne végétal sont la cellulose et l’amidon, tous deux polymères du glucose. D'autres molécules complexes d'osides, en liaison avec des protéines, entrent dans la composition des membranes cytoplasmiques qui séparent l' intérieur de la cellule du milieu qui l'entoure, tout en maintenant les communications et les échanges entre eux. Les glycoprotéines entrent également dans la composition d'hormones ou des marqueurs cytogénétiques responsables par exemple des groupes sanguins.

53) Les protides

Les protides sont une famille de molécules qui regroupe les acides aminés, les peptides et les protéines. Les protides sont les molécules qui assurent le plus de rôles au sein de l'organisme. Ils ont rarement une fonction énergétique mais sont indispensables à la réalisation des réactions cellulaires et des échanges entre les cellules. Nous dirons qu'ils constituent à la fois la structure de base des cellules vivantes (biocellules), la ''matière'' dans laquelle circule la vie et probablement celle du ''cerveau'' qui la dirige et la coordonne.

 * Les acides aminés sont les molécules élémentaires de base des protides.

* Les peptides sont des molécules constituées de plusieurs acides aminés.

* Les protéines, enfin, sont un ensemble de plusieurs peptides, autrement dit, un enchaînement d’un grand nombre d’acides aminés.

Un acide aminé est un acide carboxylique qui possède également un groupe fonctionnel amine. En chimie organique, un groupe carboxyle est un groupe fonctionnel composé d'un atome de carbone, lié par une double liaison à un premier atome d'oxygène, et par une liaison simple à un second atome d'oxygène, lui-même relié à un atome d'hydrogène. Le groupe fonctionnel des amines est constitué de composés azotés qui dérivent de l'ammoniac NH3 par remplacement d'un ou plusieurs atomes d'hydrogène par des groupes carbonés. L'ordre d'assemblage est important pour définir la fonction du groupe. Il existe une centaine d'acides aminés, mais seuls 22 sont codés par le génome des organismes vivants.

Chaque acide aminé confère à la protéine des propriétés chimiques spécifiques, des possibilités de structure de la cellule et des fonctions de gestion et d'information. Ce dernier rôle est joué par les enzymes qui sont des protéines chargées de catalyser et d’accélérer les réactions chimiques intra ou extra-cellulaires, également par les hormones qui sont des protéines messagères chargées des relations et de la transmission des informations.

54) Les lipides

Les lipides sont les graisses de l’organisme. Ils existent dans la cellule sous plusieurs formes et donc y exercent plusieurs fonctions.

* Un acide gras est un acide carboxylique à longue chaîne carbonée. Molécule à longue chaîne pour une longueur de 14 à 24 atomes de carbone et à très longue chaîne s'il y a plus de 24 atomes de carbone. Les acides gras sont présents dans les graisses animales (atomes ''saturés'' en hydrogène) et les graisses végétales (atomes ''insaturés''), les huiles végétales ou les cires, sous forme d'esters.

* Les triglycérides sont les véritables ''graisses'' qui forment une réserve énergétique importante au niveau du tissus des organes moteurs de l'organisme vivant. Ils sont formés de trois molécules d’acide gras combinées à une molécule d’alcool, le glycérol. Ce sont les principales réserves d’énergie stockées dans les tissus adipeux. Ces cellules adipeuses protègent aussi l’organisme contre le froid et les chocs mécaniques. A poids égal, les lipides apportent deux fois plus de calories (énergie) que les glucides ou les protéines. Il y a des échanges continus entre le sang et le tissu adipeux, béta-oxydation des lipides dans les tissus, ré-oxydation par la respiration pulmonaire, chaque molécule de lipide présente est remplacée toutes les trois semaine.

* Les stéroïdes et les vitamines liposolubles sont des macromolécules complexes. Les stéroïdes sont des lipides sécrétés par les glandes endocrines (glandes qui libèrent des hormones) présentes aussi bien chez l'homme que les animaux et les végétaux. On parle souvent d'hormones stéroïdiennes en médecine et de stéroïdes anabolisants dans le milieu sportif. Les stéroïdes incluent le cholestérol, les hormones sexuelles (oestrogènes et androgènes), les glucocorticoïdes (cortisone et cortisol), l'aldostérone (hormone sécrétée par les glandes corticosurrénales qui joue un rôle important dans la fonction des reins).

Les stéroïdes sont un groupe de lipides dérivant de triterpénoïdes (lipides à 30 atomes de carbones), majoritairement le squalène. Celui-ci est un triterpène à trente atomes de carbone et cinquante atomes d'hydrogène. C'est un lipide de composition hydrocarbonée naturellement produit par tous les organismes supérieurs, c'est un intermédiaire essentiel dans la biosynthèse du cholestérol, des hormones stéroïdes et de la vitamine D.

Les vitamines liposolubles — vitamine A, vitamines D, vitamine E et vitamines K — sont des terpénoïdes emmagasinés dans le foie et les tissus adipeux. Ce sont des substances essentielles assurant diverses fonctions biologiques.

* Les phospholipides sont des dérivés des triglycérides qui contiennent un groupe ''acide phosphorique'', ces molécules entrent dans la composition des membranes cellulaires, auxquelles ils apportent leur propriété de perméabilité sélective. En effet les lipides ont la propriété générale d'être insolubles dans l’eau, donc d'être hydrophobes, mais les phospholipides ont la particularité d'être des molécules hydrophobes possédant un domaine hydrophile. Ce sont des lipides amphiphiles, c'est-à-dire constitués d'une « tête » polaire hydrophile (glycérophosphate) et de deux « queues » ''aliphatiques'' hydrophobes constitués d'acides gras. Ainsi les membranes des cellules biologiques s'organisent autour d'une bicouche lipidique, constituée de deux feuillets parallèles dans lesquels les phosphoglycérides s'orientent pour présenter leur tête hydrophile au contact de l'eau et leurs queues hydrophobes au contact de l'autre feuillet.

Cette particularité est d'une très grande importance pour l'existence des structures vivantes, qui s'organisent toujours à partir d'une membrane séparant l'intérieur de la cellule (cytoplasme) du milieu extérieur. A l'intérieur des cellules également, des membranes internes définissent des compartiments intérieurs appelés organites, tels que les mitochondries, les chloroplastes, les noyaux, le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, etc. Ce dernier est un élément important du ''cerveau'' de la cellule (eucaryote) qui assure sa régulation avec le milieu extérieur.

Cette propriété ''amphiphile'' des lipides permet aux ''briques'' de protides de s'organiser en structures biologiques indépendantes (organites et cellules). On peut se permettre de dire que ce fait autorise l'émergence et l'organisation de la ''vie'' des molécules organiques (des éléments chimiques) dans les cellules animales et végétales. Ce n'est qu'assez récemment qu'a été établi le rôle déterminant de la signalisation lipidique qui se couple aux marqueurs glucidiques, aux hormones et enzymes protéiniques, aux stéroïdes et aux vitamines, dans la circulation des informations intra et extra-cellulaire et dans la commande des signaux entre les ''ateliers'' de la cellule ''usine''.

55) Les acides nucléiques

Il existe deux types d’acides nucléiques : l'acide désoxyribonucléique (ADN) et l'acide ribonucléique (ARN).

* L’ADN est le support de l’information génétique. Il contient le génome, et tout ce qui est nécessaire à la formation des protéines. Il détermine l'identité biologique de l’organisme (plante, grenouille ou humain). La préservation de cette information génétique se fait grâce à une duplication des molécules d'ADN avant la mitose (création d'une cellule fille identique).

* L'ARN joue plusieurs rôles: il peut être le messager qui copie l'information génétique de l'ADN, il peut aussi jouer un rôle catalytique, ce qui est lié à sa capacité à former des structures complexes. Il est exporté du noyau par les pores nucléaires pour fournir l'information et permettre la synthèse des protéines par les ribosomes. Les ribosomes sont des complexes composés de protéines et d'ARN qui entourent le noyau des cellules (voir le schéma plus loin). Leur fonction est de synthétiser les protéines en décodant l'information contenue dans l'ARN messager.

Chez les eucaryotes (cellules à noyau), l’ADN se trouve dans le noyau cellulaire, dans la matrice des mitochondries et dans le stroma des plastes (des cellules végétales). L'ADN s’associe à des protéines pour former la chromatine que l’on retrouve sous forme de chromosomes linéaires chez les eucaryotes et sous forme de chromosome circulaire unique chez les procaryotes (cellules sans noyau). Pour sa part, l’ARN se trouve dans le noyau et dans le liquide cytoplasmique (cytosol). (voir le schéma de la cellule plus loin).

Les acides nucléiques sont des macromolécules, ce sont des polymères dont l’unité de base (monomère) est le nucléotide. Ces nucléotides sont reliés entre eux par des liaisons osides (glucidiques). Un nucléotide est une molécule organique composée d'une base nucléique (ou base azotée), d'un ose à cinq atomes de carbone, et de un à trois groupes phosphate.

On trouve différents types de liaisons dans les acides nucléiques : les liaisons fortes permettent la stabilité de la molécule, tandis que les liaisons faibles assurent la flexibilité nécessaire aux processus cellulaires comme la réplication, la transcription ou la traduction.

Le squelette des acides nucléiques est une partie relativement rigide puisqu'il est composé de liaisons covalentes, des liens chimiques très forts. C'est l’alternance des phosphates et des sucres qui produit ce squelette, sur lequel s’attachent les bases nucléiques. Le polymère formé se nomme un ''brin'' et a l’allure schématique d’une « corde ».

Extrait de Wikipédia, comme la plupart des explications ci-dessus, voici une animation colorée qui est une figuration en 3 dimensions de la structure en double hélice de la molécule d'ADN :

Dans le cas de l’ADN, deux brins sont disposés de telle sorte que toutes les bases nucléiques se retrouvent au centre de la structure. Cette structure appelée ''double hélice'' est maintenue par des liaisons hydrogène qui se forment entre les bases nucléiques complémentaires. Les liaisons hydrogène sont des liaisons faibles que la cellule peut aisément défaire. Cette structure souple est idéale pour permettre aux protéines de dupliquer l'ADN.

Les bases nucléiques ( bases azotées) jouent un rôle déterminant dans le stockage, l'expression et la transmission de l'information génétique en raison de leur aptitude particulière à s'apparier pour former des structures Toutes ces structures (nucléotides) ont évidemment pour base des atomes de carbone, liés à des atomes d'hydrogène et d'oxygène. Elles se différencient par leur base complémentaire azotée et phosphatée.

<< Les cinq bases nucléiques principales sont l'adénine, la cytosine, la guanine, la thymine et l'uracile, respectivement symbolisées par A, C, G, T et U. Parmi ces cinq bases, A, C, G et T sont les quatre bases de l'ADN, tandis que A, C, G et U sont les quatre bases de l'ARN. La thymine et l'uracile sont semblables à la différence près que la thymine possède un groupe méthyle sur l'atome de carbone 5. La guanine et l'adénine appartiennent à la famille des purines, qui sont symbolisées par R et sont des composés bicycliques comprenant deux hétérocycles à cinq et six atomes, tandis que la cytosine, la thymine et l'uracile sont des pyrimidines, qui sont symbolisées par Y et sont des composés monocycliques comprenant un hétérocycle à six atomes. >> Wikipédia.

Dans la double hélice d'ADN, les molécules des bases nucléiques s'apparient au moyens de liaisons hydrogène qui maintiennent les deux brins antiparallèles ensemble, une base purique s'appariant à une base pyrimidique. La cytosine et la guanine forment une paire de bases unies par trois liaisons hydrogène, tandis que deux liaisons hydrogène relient l'adénine avec la thymine dans l'ADN et l'adénine avec l'uracile dans l'ARN.

A ce stade de mon étude, je n'ai pas la possibilité d'approfondir le rôle très important que les acides nucléiques jouent dans la ''construction'' et le développement de la vie dans les cellules. Ils possèdent tous les plans, successivement déployés et précis, depuis la cellule souche jusqu'à l'être complet. Je cite un texte tiré de : http://www.sciencesessonne.fr/?Les-cellules-souches

<< À l’origine de chacun d’entre nous, il y a une cellule unique, l’œuf, née de la rencontre de l’ovule et d’un spermatozoïde. Au bout de quelques heures, la cellule œuf se divise en deux cellules pour former l’embryon. Puis les deux cellules se divisent à leur tour en deux autres cellules qui elles-mêmes se divisent en deux, au rythme d’environ une division par jour. Après 5 à 7 jours, l’embryon est devenu une petite boule d’une centaine de cellules, dont une trentaine sont indifférenciées, non spécialisées : elles peuvent devenir n’importe quel type de cellules, celles de la moelle osseuse, de l’intestin, du foie, des muscles... Ce sont elles, les "cellules souches embryonnaires". Au-delà du 7ème jour, la différenciation s’amorce. Petit à petit, les cellules souches perdent leur faculté de donner naissance à un nombre infini de cellules de toute sorte ; elles se spécialisent, par exemple en cellules du cœur, de la moelle osseuse, etc. A la fois différenciées et spécialisées, elles se rassemblent en tissus et s’organisent pour permettre le développement ordonné de l’organisme. >>

6) L'ASSEMBLAGE  DES  MOLÉCULES.   LES  ORGANITES

Voici, extrait de Wikipédia, un schéma de la structure d'un procaryote typique (cellule sans noyau), montrant les éléments qui la constitue (les organites).

 

 

Voici, extrait de Wikipédia le schéma d'une cellule eucaryote (avec noyau) et ses organites

1 Nucléole                                                             8 Réticulum endoplasmique lisse

         2 Noyau                                                                 9 Mitochondries

         3 Ribosome                                                         10 Péroxysome

          4 Vésicule                                                           11 Cytosol

         5 Réticulum endoplasmique rugueux            12 Lysosome

         6 Appareil de Golgi                                            13 Centrosome (deux centrioles)

         7 Cytosquelette                                                   14 Membrane plasmique

 

 

Ci dessous le schéma des éléments de structure d'une autre cellule eucaryote ( végétale)

cytosquelette filamenteux ;                                         petite vésicule membranaire

réticulum endoplasmique lisse ;                                ribosome

plasmodesme ;                                                               membrane nucléaire

chloroplaste;                                                                   nucléole

vacuole ;                                                                          noyau

mitochondrie ;                                                               réticulum endoplasmique granuleux

membrane plasmique;                                                  leucoplaste

peroxysome;                                                                   cytoplasme

paroi cellulaire;                                                              appareil de Golgi

 

Dans le chapitre N°5 précédent, nous avons exposé les différents rôles exercés par les molécules organiques de base. Nous avons examiné succinctement la constitution de macromolécules formées par certaines de ces molécules de base et avons décrit les fonctions que chacune de ces molécules exercent dans les cellules vivantes. Nous présentons ci-dessus les schémas de structure de cellule que l'encyclopédie Wikipédia a publié sur le site :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cellule_(biologie) Merci Wikipédia

<< Une cellule est constituée d'une membrane plasmique contenant un cytoplasme, lequel est formé d'une solution aqueuse dans laquelle se trouvent de nombreuses biomolécules telles que des protéines et des acides nucléiques, organisées ou non dans le cadre d'organites. De nombreux être vivants ne sont constitués que d'une seule cellule : ce sont les organismes unicellulaires, comme les bactéries, les archées et la plupart des protistes. D'autres sont constitués de plusieurs cellules : ce sont les organismes multicellulaires, comme les plantes et les animaux. Ces derniers contiennent un nombre de cellules très variable d'une espèce à l'autre ; le corps humain en compte ainsi de l'ordre de cent mille milliards, mais est colonisé par un nombre de un à dix fois plus grand de bactéries, qui font partie de son microbiote et sont bien plus petites que les cellules humaines. La plupart des cellules des plantes et des animaux ne sont visibles qu'au microscope, avec un diamètre compris entre 10 et 100 μm. >> Wikipédia

Les organites sont les différentes structures spécialisées contenues dans le cytoplasme et délimitées du reste de la cellule par une membrane phospholipidique. (voir plus haut). Il existe de nombreux types d'organites, en particulier dans les cellules eucaryotes. Nous avons déjà parlé de : nucléole, noyau, ribosome, réticulum endoplasmique, cytosquelette, mitochondrie, cytosole, appareil de Golgi, cytoplasme. Pour d'autres définitions et renseignements, allez sur le site de Wikipédia indiqué plus haut et cliquez sur l'organite voulu.

Le terme d'organe est significatif d'une structure ''vivante'' tant que cet organe fait partie d'un être vivant, tant qu'il lui est attaché ou qu'il peut lui être ''greffé''. La ''vie'' des ''organites''dans la cellule est un concept comparable à celui des organes, mais la cellule, elle, ne peut se maintenir en vie que si, avec des milliers d'autres, elle fait partie d'un tissu ou organe ''vivant'' dans un être vivant. Pour rester en vie, cet être doit se trouver dans un contexte extérieur lui permettant de se nourrir, de respirer, ''d'exister''. On voit que, si le mouvement (l'énergie) prend sa source à l'échelle de l'électron et de la substance de l'espace, la ''vie'' à chaque échelle de structure, dépend de la, et des, structures qui lui sont supérieures (dont cette structure fait partie).

Exprimer ceci est banal, mais cela mérite d'être dit. Ce qui est moins banal, c'est la conservation par cryogénie ou vitrification de la ''vie'' de l'embryon, de l'ovule du spermatozoïde, de la graine. Pour les organes et les tissus (ou les corps), les techniques actuelles ne le permettent pas à cause de l'eau contenue dans ces organes, ceux-ci étant détruit par la congélation de l'eau. Notons que ce type de conservation de la vie n'est pas en opposition au principe (celui du contexte extérieur), tel qu'il est exprimé dans le paragraphe précédent. La vie pourrait ainsi apparaître un jour dans le sol glacé de Mars après modification de sa climatologie. Je signale par ailleurs que les supputations actuelles des média-scientistes sur l'origine de la vie en provenance des comètes ou autres astéroïdes, ne repose sur aucune base scientifique. Personne ne peut se prononcer sur le sujet de cette origine à part les adeptes de croyances religieuses ''indiscutables''.

Dans le cas où l'organe, la cellule, ou l'organite, sont isolés suffisamment longtemps de la structure dont ils font partie, leur ''vie'' cesse, une lente dégradation est amorcée. Jusqu'au niveau des molécules de base (protides, lipides, glucides), la matière organique peut être recyclée pour l'alimentation des vivants. Au niveau des composés organiques en cours de décomposition (humus etc.), il peut se produire des transformations et une récupération par certains organismes. Après des siècles et dans certaines conditions, les chaînes d'atomes carbonés et hydrogénés se transforment en produits fossiles potentiellement énergétiques, ceux que l'homme a tendance à surexploiter pour ses besoins insatiables en énergie.

La dégradation de la ''vie'' dont nous venons de parler ne nous pose pas de problème conceptuel. Cela paraît logique car nous voyons toute matière vivante vieillir, se dégrader et les structures finir par disparaître. C'est le même état d'esprit qui a orienté l'homme en quête de destruction rapide et en recherche d'énergie nouvelle, sur la destruction de l'atome lourd par bombardement de neutrons. L'homme a toujours été hanté par la mort qui est pour lui un aboutissement dont-il s'efforce de conjurer le sort inéluctable par la croyance religieuse en un ''éden'' idyllique. Notre propos n'est pas la critique de cette mentalité. Nous cherchons ici à comprendre comment la ''vie'' peut exister dans la matière et à étudier la ''structuration'' (l'établissement des plans) qui, en final, aboutissent à la vie d'un ''être'' complet pouvant ''se maintenir en vie'' pendant un certain temps dans un environnement favorable. Ce serait également la recherche de cette fameuse ''force vitale'', ou plus concrètement de la manière dont se transmet l'énergie nécessaire à la construction des bio-cellules, à leur développement et aux relations que ces cellules entretiennent avec leur environnement. Si nous pouvions en final arriver à déterminer le facteur qui commande la réalisation de ces plans de structuration, ce serait miraculeux, mais je ne crois pas aux miracles.

 7) LIAISON DES ATOMES EN BIOCHIMIE. RÔLE ÉNERGÉTIQUE DES ÉLECTRONS  

Dans le chapitre suivant (N°8) nous étudierons la structuration des molécules à partir des atomes, puis celle des complexes moléculaires et des organites dans la cellule. Dans notre optique, cela concerne l'onde de structure de l'électron, mais surtout la fonction structurelle des nucléons atomiques. Dans ce chapitre (N°7), nous étudions en premier le rôle énergétique des électrons, essentiel pour relier les atomes entre eux et permettre la construction et la vie des molécules. Ce sont ces électrons qui, par leur mouvements, leur polarité, leur charge énergétique, sont les transporteurs d'énergie (de la vie) à l'origine des réactions biochimiques internes aux biomolécules. L'adaptation des molécules au milieu extérieur nécessite également l'existence de systèmes énergétiques de régulation et d'informations que nous tenterons par la suite de mettre en évidence .

Avant de donner (au N°75) le point de vue de la physique des ondes sur le rôle ''moteur'' des électrons dans le fonctionnement des liaisons entre les atomes qui forment les molécules, il convient d'étudier comment ce problème a été traité par les scientifiques au début du 20ème siècle. En effet, la physique des quanta venait de révéler une nouvelle conception du modèle de l'atome obligeant les chimistes, les physiciens, les mathématiciens et même les philosophes à réfléchir ensemble. Cette mission s'est principalement limitée à l'échange des théories de chaque école et à l'établissement de compromis. En réalité, l'expérimentation oblige chaque science à rester dans son domaine propre, avec ses modes de raisonnement. Un siècle après, la physique théorique standard semble toujours irrémédiablement bloquée dans le domaine virtuel des mathématiques.

71) Fonctionnement biochimique (métabolisme) dans les molécules. La catalyse. Point de vue des chimistes

Au chapitre N°31 précédent, nous avons vu que l'on appelle métabolisme l'ensemble des réactions chimiques qui se déroulent au sein d'un être vivant, et en particulier dans une biomolécule. L'anabolisme concerne les réactions de synthèse des molécules (leur construction), le catabolisme, celles de dégradation ( pour récupérer de l'énergie par exemple). Les ''voies'' métaboliques sont très nombreuses et enchevêtrées les unes aux autres. Il s'agit de systèmes complexes soumis à des régulations hormonale et génétique dans lesquels les éléments catalyseurs ont une importance très grande.

En chimie, un catalyseur est une substance qui permet à une réaction chimique de se réaliser, généralement en augmentant la vitesse de réaction. Il participe à la réaction mais est régénéré en final. Le catalyseur est utilisé en quantité beaucoup plus faible que les produits réactifs courants. Il n’apparaît pas dans le bilan de réaction, mais il reste parfois intimement mélangé au produit final.

Le catalyseur est une ''espèce chimique'' qui, suivant la physique standard, a la propriété d'affaiblir ''l'énergie d'activation'' d'une réaction (l'énergie nécessaire au déclenchement de la réaction) et qui rend donc celle-ci plus rapide. La présence d'un catalyseur permet d'atteindre l'état final d'une réaction par une succession d'étapes demandant une énergie potentielle moins élevée. C'est en quelque sorte un ''facilitateur''. On peut le considérer réellement comme un fournisseur facile et temporaire d'électrons ou de protons (H+) qu'il récupère en final lorsque il en reste ''après travaux''.

Le domaine de la catalyse est aussi vaste que celui des réactions chimiques. Beaucoup de celles-ci sont instantanées et fortes, un catalyseur n'est alors pas nécessaire pour leur réalisation. C'est souvent le cas en chimie inorganique, et même en chimie organique de synthèse. Mais dans les réactions internes aux cellules vivantes (biochimie), tout se passe ''en douceur'' bien qu' il soit nécessaire de fournir à certains tissus musculaires une énergie instantanée et forte.

Le catalyseur peut-être classiquement un acide, une base, un oxyde métallique, un élément d'oxydoréduction. Plus complexe, ce peut-être un ion nucléophile (ion attiré par la positivité du noyau). Dans les cellules, en biochimie, la fonction de catalyse est assurée par les enzymes qui sont des protéines. Ce sont des catalyseurs spécifiques. Dans une cellule, chaque enzyme est adaptée à une réaction chimique bien précise, ou plus exactement à une des séquence particulière de la réaction. Il existe des milliers d'enzymes de différentes sortes. Toutes les molécules organiques qui servent de catalyseurs sont ''codées'' par les gènes pour effectuer leur travail à la demande des ''messagers'' (ARN).

A l'intérieur des cellules vivantes, l'essentiel des réactions chimiques a lieu au niveau des atomes de chacune des molécules constituant les organites. Ces réactions correspondent à une modification des liaisons entre les atomes (liaisons covalentes, liaisons ioniques). Elles sont donc facilitées par les enzymes (catalyseurs) adaptées au mécanisme mis en jeu. Le nombre de ces mécanismes (et sous mécanismes) est important. Voici les principaux types de catalyse répondant à l'essentiel des besoins internes aux cellules (stockage et utilisation de l'énergie, synthèse et entretien des structures).

* Catalyse d'oxydoréduction, au cours de laquelle on observe le transfert entre atomes d'un ou plusieurs électrons (liaisons covalentes), depuis un réducteur vers un oxydant. Les réactions d'oxydoréduction constituent une grande famille comprenant de nombreuses réactions chimiques, puisqu'elles interviennent dans les combustions, certains dosages métallurgiques, la corrosion des métaux, l'électrochimie. En biologie ces réactions jouent un rôle fondamental, dans la fermentation des levures et des bactéries, mais surtout dans la transformation de l'oxygène au sein des corps vivants donc, comme nous l'avons vu, dans tous les besoins d'énergie nécessaires au métabolisme des cellules. On appelle cela la ''respiration'' cellulaire qui permet, en dégradant le glucose, grâce au dioxygène, d'obtenir l'énergie nécessaire à la ''vie'' des molécules, des organites et de la cellule.

* Catalyse acido-basique, qui implique un transfert de proton d'hydrogène (H+) depuis un acide (qui cède H+) vers une base (qui capte H+). Nous avons déjà parlé du rôle de structuration du noyau de l'atome de carbone, des acides aminés comprenant un groupe carboxyle (fonction acide) et un groupe amine (fonction basique). Nous avons noté l'importance de ces molécules qui constituent l'essentiel de la structure de base des cellules vivantes. Nous reviendrons sur le problème posé par la synthèse de ces structures car notre conception de l'onde de structure de l'électron et des noyaux atomiques pourrait apporter sur ce sujet une nouvelle optique.

* Catalyse nucléophile. Elle est particulièrement utilisée en biochimie par la cellule, lors de la réalisation de ses structures complexes ''carbone-hydrogène''. Une réaction en une seule étape est en réalité souvent constituée de plusieurs sous-étapes. Les intermédiaires sont des molécules instables, des radicaux libres ou des ions. D'autre part aucun des 22 acides aminés (protéines) ne possèdent de groupes fonctionnels suffisamment polarisés (+ ou -) (électrophiles ou nucléophiles) pour catalyser de nombreuses réactions structurelles difficiles. Les biochimistes ont, par expérimentation, acquis une très bonne connaissance du fonctionnement de tous les phénomènes internes aux cellules. Ils ont ainsi constaté que certains ''résidus'' d'acides aminés peuvent se regrouper pour former une ''triade catalytique''. Pour illustrer à la fois la complexité des réactions internes et expliquer ce qu'est un travail à trois enzymes, je cite intégralement un passage du site suivant :

ttps://fr.wikipedia.org/wiki/Triade_catalytique

<< La chymotrypsine est considérée comme l'une des paradigmes (un exemple) des enzymes à triade catalytique, ici la triade sérine–histidine–aspartate.

1) La chymotrypsine se lie à son substrat au niveau d'une boucle contenant un grand résidu hydrophobe.

2) L'aspartate forme un liaison hydrogène avec l'histidine, ce qui fait passer de 7 à près de 12 le pKa de l'atome d'azote du cycle imidazole. Ceci permet à l'histidine d'agir comme une base forte et de déprotoner la sérine.

3) La sérine intervient comme nucléophile en attaquant l'atome de carbone du carbonyle et forçant l'atome d'oxygène de ce carbonyle à accepter un électron, ce qui conduit à la formation d'un intermédiaire tétraédrique. Cet intermédiaire est stabilisé par un trou oxyanion impliquant l'amide de la sérine.

4) L'histidine donne ensuite son proton à l'atome d'azote du carbone α. L'azote et le fragment peptidique C-terminal sont éliminés par diffusion.

5) Une molécule d'eau donne alors un proton à l'histidine et l'hydroxyle –OH restant attaque l'atome de carbone du carbonyle, formant un autre intermédiaire tétraédrique. L'hydroxyle est un moins bon nucléofuge que le fragment peptidique C-terminal de sorte que c'est la sérine qui est éliminée en récupérant un proton de l'histidine.

6) Le fragment peptidique N-terminal est éliminé par diffusion.

La même triade a également fait l'objet d'une évolution convergente dans les repliements α/β hydrolase telles que certaines lipases et estérases, mais la chiralité y est cependant inversée. L'acétylcholinestérase utilise l'équivalent sérine–histidine–glutamate. >>

Le ''simple'' exposé précédent décrit bien la complexité de l'étude d'une réaction en chimie organique et plus spécialement en biochimie. Le travail expérimental des chimistes a été considérable depuis l'étude faite en 1816 par Eugène Chevreul sur les savons en partant de différents corps gras et d'alcalis. Mais le véritable départ de la chimie organique et de la synthèse de molécules complexes s'est faite au début du 20 ème siècle en suivant des protocoles expérimentaux basés sur la chimie du carbone. Dans le même temps les biochimistes ont découvert les polymères, macromolécules internes aux cellules ainsi que l'existence et le rôle des enzymes. Ce fut le début de la chimie organique de synthèse dont le développement industriel reste toujours spectaculaire. Le domaine agroalimentaire a également beaucoup profité de toutes ces nouvelles connaissances (fermentation alcoolique des sucres, vinification, fermentation du lait pour les fromages, panification des farines, etc.).

<< Depuis un demi-siècle, la biochimie est parvenue à rendre compte d'un nombre important de processus biologiques, au point que pratiquement tous les domaines de la biologie, depuis la botanique jusqu'à la médecine, sont aujourd'hui engagés dans la recherche biochimique, voire biotechnologique... L'objectif principal de la biochimie de nos jours est de comprendre, en intégrant les données obtenues au niveau moléculaire, comment les biomolécules et leurs interactions génèrent les structures et les processus biologiques observés dans les cellules, ouvrant la voie à la compréhension des organismes dans leur ensemble. Dans ce cadre, la chimie supramoléculaire s'intéresse aux complexes moléculaires tels que les organites, qui constituent un niveau d'organisation de la matière vivante intermédiaire entre les molécules et les cellules. >> Wikipédia

72) Fonctionnement ''physique'' des électrons dans les liaisons entre atomes  Point de vue des physiciens.

Nous venons de voir le rôle ''chimique'' des enzymes (catalyseurs) qui permettent les liaisons entre les atomes des composants organiques pour la formation et la vie intérieure des biomolécules. Ce sont essentiellement des liaisons ''covalentes'' par transferts entre atomes des électrons sur les couches de valence, également des transferts d'ions et même de protons (H+) dans le cas des liaisons ''ioniques''. Il s'agit donc de liaisons physiques et il est intéressant d'étudier les apports des physiciens qui ont fait avancer les connaissances, les directions de recherche qu'ils ont suivies et les théories qu'ils ont établies.

Pour théoriser l'ensemble des processus, la physique standard des particules utilise des facteurs explicatifs qui peuvent être qualifiés de ''mécanique'' et ''d'électriques''.

* Mécaniques : recouvrement d’orbitales atomiques, géométrie des liaisons, proximité, contact, collision, pression, densité, concentration, osmose, saturation, agitation et température, vitesse, dynamique.

* Électriques : charges, polarité, champ électrique et magnétique, ionisation, induction, dipôles, interaction électrostatique, attraction entre cation et anion.

Tous ces facteurs ont leur importance, ils conditionnent la réalisation des réactions chimiques mais l'explication profonde de cette réalisation est difficile à trouver pour la physique des particules. Les facteurs précédents sont le contexte et non le moteur qui est à la base de la liaison des atomes. Les théories ont fait du chemin depuis celle des ''atomes crochus'' de Démocrite. La plus utilisée et appréciée des chimistes est la théorie de la ''liaison de valence''. Celle-ci est calquée sur le modèle atomique décrit par la physique quantique (voir le blog, rubrique N°10 l'énergie dans l'atome). Elle concerne en principe les électrons qui se trouvent sur la couche électronique extérieure, dite couche de valence, des atomes en réaction, ce qui justifie le nom donné à cette théorie.

<< Une liaison covalente est une liaison chimique dans laquelle deux atomes partagent deux électrons (un électron chacun ou deux électrons venant du même atome) d'une de leurs couches externes afin de former un doublet d'électrons liant les deux atomes. C'est une des forces qui produit l'attraction mutuelle entre atomes....La liaison covalente implique généralement le partage équitable d'une seule paire d'électrons, appelé doublet liant. Chaque atome fournissant un électron, la paire d'électrons est délocalisée entre les deux atomes. Le partage de deux ou trois paires d'électrons s'appelle respectivement « liaison double » et « liaison triple ». >> Wikipédia

En application des lois et règles (octet, duet) de la physique quantique, G.N. Lewis proposa en 1916, une méthode de configuration en deux dimensions de la structure électronique des atomes composant une molécule. Cette méthode, toujours en usage, est utilisée et appréciée par les chimistes pour définir la valeur énergétique des électrons qui ont la charge de relier les atomes. Les progrès considérables de la chimie organique sont donc le fruit de cette alliance entre chimistes et physiciens.

Le chimiste peut alors expliquer la réactivité énergétique des atomes, la composition et les propriétés de la molécule organique obtenue, il peut décrire la réalité expérimentale par des équations chimiques et des schémas moléculaires. Il obtient ainsi une certaine vision de la structure électronique de la molécule résultante avec le détail de ses électrons libres, de ses électrons liants, de ses lacunes et de ses éventuels électrons célibataires. Les résultats sont valables pour les molécules simples, mais deviennent aléatoires pour les macromolécules dont les structures électroniques sont bien plus complexes.

Malgré ses insuffisances théoriques, l'usage de cette théorie de la liaison de valence est très utile, même si elle ne peut s'appliquer intégralement dans les cas complexes. Elle possède aussi l'avantage de se marier avec les principes de base de la physique quantique. Les physiciens et les mathématiciens de 1920, en pleine discussion des tenants et aboutissants de la physique quantique, ont donc été entraînés à l'étude des domaines chimique et spectroscopiques afin d'établir des fondements théoriques pouvant relier l’ensemble de leurs disciplines scientifiques. Entre autres problèmes demeurait celui que nous venons de poser dans notre rubrique : Quelle est la vraie nature de la liaison chimique ?

 Pour connaître la contribution que les physiciens de différents pays ont apporté à l'étude de ce problème,  un court historique est utile.    Il complète celui de la rubrique N°4 chapitre 5 de notre blog en l'orientant sur l'apport des scientifiques à l'étude de la liaison, par les électrons, des atomes en chimie organique.

Beaucoup d'éléments de cet historique m'ont été fournis par le site remarquable suivant http://marie-dominique.oger.pagesperso-orange.fr/These%20OM.htm#_Toc70005594

1926 Louis de Broglie à Paris. L'expérience de diffraction des électrons a montré que les électrons se comportent comme des ondes. L.de Broglie, sans pouvoir convaincre la communauté scientifique que l'électron est une onde (''l'onde électromagnétique'')  (c'est toujours le cas un siècle après), a établi la théorie de ''l'onde pilote'' de la particule. Cette théorie a été acceptée comme possible et elle a été à l'origine du curieux compromis ''quantique'' : l'électron est à la fois une onde et un corpuscule.

1926 Erwin Schrödinger à Zurich établit une équation qui donne à toute particule les propriétés d'interférence typique d'une onde. Cette équation permit avec succès d'évaluer les niveaux quantifiés d'énergie de l'électron dans l'atome d'hydrogène et fournit ainsi l'exacte explication des raies spectrales de cet élément. Cette équation fonctionne parfaitement dans ce cas simple mais, comme la mécanique quantique, moins bien pour les atomes plus gros.

1927 Walter Heitler et Fritz London, deux physiciens travaillaient à Zürich chez Schrödinger. Avec son soutien ils font paraître un article qui constitue la première application de la théorie quantique aux problèmes de la chimie, et en particulier celui de la nature de la liaison chimique. A un corpuscule est associé une ''fonction d’onde'' qui dépend de l’espace et du temps, et qui contient toute l’information disponible sur le corpuscule. L’existence de la fonction d’onde est devenu un des postulats de la mécanique quantique, elle est considérée comme une fonction mathématique qui ressemble à une fonction que l'on utiliserait pour décrire une onde. Elle est interprétée comme une ''amplitude de probabilité de présence'' de la particule dans un volume autour de sa position à l’instant (t). Cette conception est analogue à celle d'un champ électromagnétique. Les scientifiques n'ont pas voulu (pu) donner à cette fonction en elle-même une signification physique, il s'agit pour eux d'une description probabiliste non classique, c’est le module au carré de la fonction d’onde qui représente une probabilité physique pour la particule d’être en un endroit à un instant.

1928 et 1839 Entre ces dates Linus Pauling a travaillé en Europe et en Californie en liaison avec les principaux spécialistes de la physique quantique. << Il éclaire la nature de la liaison chimique pour laquelle il utilise le modèle de liaison covalente quantique de Heitler pour montrer la base quantique de tous les types de structures moléculaires et de liaisons et suggère que les différents types de liaisons dans les molécules peuvent être égalisées par une permutation rapide des électrons, processus appelé résonance (1931), de tels hybrides de résonance contenant des contributions des différentes configurations électroniques possibles....En 1932, Pauling introduit la notion d’échelle d'électronégativité, utile pour la prédiction de la nature des liaisons chimiques, et associe une valeur d'électronégativité à la plupart des éléments chimiques. En 1939, Pauling publie un ouvrage majeur ''La Nature de la liaison chimique'' (The Nature of the Chemical Bond) dans lequel il développe le concept d'hybridation des orbitales atomiques. >> Wikipédia

D'après les commentaires que j'ai pu trouver sur les travaux et les écrits de Pauling, il apparaît que sa thèse réunit tous les éléments qui montrent le rôle primordial des électrons dans les liaisons chimiques des atomes pour former les molécules. Ces éléments sont les suivants:

A la base la recherche de la stabilité de la liaison, jointe à l'économie maximum d'énergie; La notion de fonction d'onde est associée à celle d'orbitale atomique (de nuage) dans laquelle la présence de l'électron est probable avec une énergie donnée; La relation entre la forme de l'orbitale, celle du noyau et la ''géométrie'' de la molécule; L'échelle d'électronégativité de chaque noyau d'atome mesure sa plus ou moins grande attirance des électrons; La polarisation de l’électron, liée à son spin positif ou négatif, justifie l'existence de paires d'électrons et de doublets; La recombinaison des orbitales (des ondes) (concept d'hybridation) explique les liaisons multiples entre atomes, leur force respective et certaines liaisons moléculaires simples mais ''quantiquement'' plus complexes comme celles du méthane CH4.

Toutes les études des physiciens que nous venons de mentionner sont théoriques, mais elles ont été confortées par leurs travaux expérimentaux. Ceux-ci correspondaient à la réalité des liaisons chimiques qu'ils cherchaient à expliquer. Malheureusement ces physiciens n'ont pas eu l'influence suffisante pour confirmer l'idée initiale de L.de Broglie qui était de considérer réellement l'électron comme une onde énergétique (la véritable onde électromécanique). Pour la physique standard cela demeure toujours une particule, affublée d'une fonction d'onde (théorique). Pour cette physique, la nature des liaisons n'est pas, comme je le pense, un problème d'interférence d'ondes et de mise en résonance (voir plus loin au N°75), mais le résultat de chevauchement d'orbitales, d'attraction ou répulsion par les noyaux, de charge et de distance entre les particules, bref de phénomènes mécaniques et électriques comme nous l'avons indiqué précédemment.

73) La dérive philosophique et politique. L'école de Copenhague.

C'est en 1927 que Werner Heisenberg à Leipzig énonce le principe quantique d'incertitude (d'indétermination). << L'onde étant de fréquence pure, son impulsion est définie mais elle n'est pas localisée dans l'espace. Inversement, le corpuscule est localisé mais n'a pas de fréquence déterminée .>> (Wikipédia). Tous les physiciens quantiques ont admis que, sur le plan de la mesure des phénomènes, le monde de l'atome (microphysique) est différent de celui de notre physique classique habituelle. Nous avons traité ce problème dans la rubrique N°12 du blog, il est donc utile de relire au moins l'introduction pour comprendre l'ensemble du problème qui était posé aux scientifiques entre 1920 et 1930. Ce n'est pas seulement l'important problème de la mesure qui obligeaient les scientifiques de l'époque, formés à la physique classique, à se poser des questions touchant à la philosophie et à la religion.

En effet, la physique quantique et la théorie de la relativité constituaient deux véritables révolutions, obligeant à une évolution des conceptions scientifiques et au choix d'une nouvelle direction pour la physique théorique. Les choix des scientifiques ont été différents suivant les personnalités, leur mentalité, les écoles , les directions d'études, les pays et leurs politiques, les influences réciproques, les affinités de contacts, etc. Deux personnalités principales ont influencé les débats qui existaient entre les pionniers de la physique quantique, Niels Bohr dont nous parlons ci-dessous et Albert Einstein. Ce dernier, bien que partisan des quanta avait du mal à admettre un caractère probabiliste pour la physique quantique. Il disait ''Dieu ne joue pas au dés dans l'Univers''. Il proposait une théorie déterministe, incluant des variables cachées qui restaient à découvrir, pour rétablir le principe de causalité traditionnel que Wikipédia décrit ainsi :

 << Isaac Newton, en écrivant qu'il y a proportionnalité entre la force motrice (la cause) et des changements du mouvement (l'effet), a fait de l'étude de la causalité une étude quantitative qui est le fondement de la physique. La prédiction déterministe des états à venir à partir de la connaissance de ceux du passé paraît être "naturellement" associée au principe de causalité en physique classique.>>

Cette vision réaliste et déterministe de la mécanique quantique s'est trouvée opposée à celle des tenants de ''l'école de Copenhague''. L'institut de physique de cette ville était dirigée par Niels Bohr. Celui-ci était un physicien quantique reconnu, mais il était également intéressé par la biologie, et surtout par la philosophie. Il répondait à Einstein ''qui êtes vous, Einstein, pour dire à Dieu ce qu'il doit faire''. L'École de Copenhague-Göttingen de Niels Bohr était fréquentée par Werner Heisenberg, Pascual Jordan, Max Born, Wolfgang Pauli, c'est à dire ''les'' principaux spécialistes de la physique quantique. L'origine de leur courant de pensée découle du caractère probabiliste de la physique quantique qui provient de l’interaction entre l’appareil de mesure et ce qui est mesuré, c’est-à-dire du fait que, au niveau atomique, l’effet de l’appareil de mesure sur son objet ne peut pas être négligé. (voir notre rubrique N°12).

Wikipédia explique :

<< Niels Bohr, considère qu'il est sans objet de parler d'un "état quantique" préalablement à toute mesure : tant qu'aucune mesure n'a été effectuée, pense Bohr, l'état est indéterminé, et lorsque la mesure est effectuée, l'état est déterminé aléatoirement. Einstein au contraire soutient que les états sont déterminés à tout moment, et donc en particulier avant la mesure, celle-ci ne faisant que les révéler. Les deux hommes s'opposent donc sur un terrain essentiellement philosophique, car ils sont d'accord sur la validité des résultats de la théorie quantique, c'est à dire sur ce qui est mesuré. >>

Je cite Max Born : « Il est clair que le dualisme onde-corpuscule et l’incertitude essentielle qu’il implique nous obligent à abandonner tout espoir de conserver une théorie déterministe. La loi de causalité n’est plus valable, du moins au sens de la physique classique... la nature des choses impose que la physique soit indéterministe. »

Niels Bohr a donc entraîné son ''école de la physique quantique'' dans une ''interprétation'' de la physique directement axée sur des considérations philosophiques. Sa ''philosophie de la complémentarité'' expose la thèse suivant laquelle le corpuscule et l’onde sont des « aspects complémentaires de la réalité » qui se complètent en s’excluant. Chacun de ces deux aspects ne se manifeste expérimentalement qu’au détriment de l’autre. Cette conception est complètement différente de celle de l'onde pilote de de Broglie et de l'espace temps d’Einstein. Elle a ''l'avantage'' de gommer les difficultés trouvées dans la recherche de la réalité et de permettre le développement sans réserves de la physique mathématique dont nous allons parler au chapitre suivant N°74.

Une analyse poussée de ce que j'appelle la ''dérive philosophique'' de la physique quantique, et qui semble avoir également des origines politiques est faite par Robert Paris sur le site suivant :

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article3819

''Pourquoi Bohr et Heisenberg rejettent la dialectique des contradictions''.

Ce site intéressera sûrement certains de mes lecteurs car les idées de Bohr, exposées dans sa ''philosophie de la complémentarité'' débordent largement le domaine quantique. A la lecture de ce site on comprend mieux pourquoi la communauté scientifique, en refusant de s'embourber dans les discussions philosophiques, s'est trouvée contrainte d'abandonner les débats en physique théoriques et de se réfugier dans une physique consensuelle (standard). On comprend aussi pourquoi les tenants de l'école de Copenhague ont choisi la voie d'une physique à base de mathématiques (voir plus loin), développée par la suite jusqu'à la sortie de la réalité (théorie quantique des champs). Ceci dit, la science mathématique peut être très utile pour connaître la réalité, à condition que les mesures expérimentales soient fiables. Or nous avons vu qu'avec les ondes, une partie des mesures restent aléatoires, ce qui est fort désagréable pour des scientifiques. Mais cela n’empêche pas les mathématiciens de développer des équations susceptibles (ou non) de représenter la réalité, la probabilité et même la virtualité.

Cependant par la suite, les tenants des ondes n'ont pas abandonné leurs idées puisqu'en 1952 le physicien David Bohm énonce la théorie dite ''De Broglie-Bohm'', ou ''interprétation de Bohm'' qui est un développement de la théorie de l'onde pilote de Louis de Broglie de 1926. Elle est aussi connue sous le nom d'interprétation causale, mais elle reste confidentielle car elle dérange.

Wikipédia cite Mike Towler, du laboratoire Cavendish de Cambridge :

« Dès 1924, Louis de Broglie avait l'essentiel de l'idée, et, de fait, il présenta la théorie mathématique plus ou moins complète à la fameuse conférence de Solvay de 1927. Comment il a été écrasé par l'axe Heisenberg/Pauli/Bohr, ce qui l'amena à abandonner sa théorie jusqu'à ce que Bohm la récupère, est une histoire fascinante. Tout comme le fait que Bohm, à son tour, ait été ignoré et mal interprété jusqu'à ce qu'une exploration par Bell amène ce dernier à sa fameuse inégalité qui -- contrairement à la croyance populaire -- peut être vue comme une preuve de la théorie de l'onde pilote, et non comme sa réfutation. Encore aujourd'hui (2008), il y a relativement peu de personnes qui ont même entendu parler de la théorie. »

74) La mécanique matricielle. Le point de vue des mathématiciens.

Je regrette d'être peu qualifié pour aborder les sujets à base de mathématiques, aussi je vais me contenter de citer divers textes (entre guillemets) que l'on peut trouver sur internet, certains sont des compilations de Wikipédia pour lesquels je me suis permis de supprimer les guillemets. Mes lecteurs comprendront que ces textes sont choisis dans un esprit de critique, non de ces théories mais de leurs dérives. Ma mentalité est celle d'un réaliste et d'un figuratif, je comprends l'abstraction et les raisonnements en philosophie, mais les mathématiques ne sont, à mon sens, qu'un outil permettant de connaître et de représenter le réel ou même le probable. Pour ''ma'' mathématique, le dérapage virtuel, même pour quelque milliardième de seconde, reste une faute de conduite.

En 1925, Werner Heisenberg travaillait à Göttingen avec Hendrik Kramers sur le problème du calcul des raies spectrales de l'hydrogène. Ils avaient calculé les intensités relatives des raies spectrales dans le modèle de Sommerfeld en interprétant les coefficients de Fourier des orbites comme des intensités. Mais les résultats, comme tous les autres calculs dans l'ancienne théorie quantique, n'étaient correctes que pour des grandes orbitales.

Au retour d'un séjour de santé dans l'ile de Heligoland Heisenberg montra ses calculs à Wolfgang Pauli avec ce commentaire « tout est toujours vague et flou pour moi, mais il semble que les électrons ne se déplacent plus sur des orbites ». Il donna le même article à Max Born, lui indiquant : « qu'il avait écrit un article invraisemblable et qu'il n'osait pas l'envoyer pour publication, et que Born devrait le lire et lui donner son avis sur celui-ci ».

<< Werner Heisenberg, commença à comprendre que les probabilités de transition n'étaient ni des quantités quasiment classiques, parce que les seules fréquences qui apparaissent dans les séries de Fourier devraient être celles qui sont observées dans les sauts quantiques, ni les quantités fictives provenant de l'analyse de Fourier des orbites fines classiques. Il remplaça les séries de Fourier classiques par une matrice de coefficients, une sorte d'analogue quantique des séries de Fourier. En physique classique, les coefficients de Fourier donnent l'intensité de la radiation émise, donc en mécanique quantique, les valeurs des éléments de matrice sont identifiées aux intensités des raies spectrales. >> Wikipédia

 Lorsque Max Born lut cet article, il reconnut la formulation comme étant transposable et extensible au langage systématique des matrices, qu'il avait appris lors de son étude à l'université de Wrocław. Max Born, aidé de son assistant et ancien étudiant Pascual Jordan, commença immédiatement la transposition et l'extension, et ils soumirent leurs résultats à publication....Ils ont donc abandonné toute représentation matérielle de l’atome en représentant dans l'abstrait les informations que l’on peut connaître sur l’atome par des tableaux de nombres qu’on appelle matrice, d’où le nom de “mécanique matricielle”. Chaque atome devient alors un tableau de nombres.

La mécanique matricielle est la première définition complète et correcte de la mécanique quantique. Elle prolonge le modèle de Bohr en décrivant la manière dont se produisent les sauts quantiques, en interprétant les propriétés physiques des particules comme des matrices évoluant dans le temps. Les paradoxes du dualisme entre image ondulatoire et image corpusculaire n’étaient pas résolus en réalité, on les avait en quelque sorte dissimulés dans l’édifice mathématique.

Les derniers progrès de la physique confirment tout à fait la validité de la physique quantique mais nullement celle de l’interprétation de Copenhague qui est une thèse philosophique indéterministe, dualiste, interdisant toute description des phénomènes quantiques et imposant le renoncement à toute connaissance du monde matériel dans ses fondements. Ce n’est donc pas seulement une question de quanta puisque Bohr applique la « complémentarité » à la sociologie, à la biologie, à la psychologie, autant qu’à la physique.  Werner  Heisenberg  explique que c’est la séparation radicale entre  l’« objet » et l’observateur à travers ses appareils de mesure qui est illusoire et empêche toute description d’un monde objectif. Un électron est une abstraction, qui ne peut plus être décrite par une image intuitive correspondant à notre expérience de tous les jours mais déterminé au travers de formules mathématiques.

À Göttingen, Born et Jordan s'intéressèrent à la nouvelle perspective ainsi ouverte. Le jeune Anglais Paul Dirac, qui travaillait à Cambridge, développa de son côté des méthodes mathématiques, un formalisme et une notation particulière, pour simplifier les calculs et résoudre les problèmes. Au bout de quelques mois, grâce au travail concentré de ces physiciens, un édifice mathématique compact et cohérent se trouvait construit.

75) Nature de la liaison chimique. Le point de vue de ''notre'' physique des ondes.

Il est temps maintenant d'expliquer le rôle que tient notre électron dans la liaison des atomes de composants organiques (voir paragraphe N°51) destinés à constituer les biomolécules. Notre électron est une onde électromagnétique qui transporte de l'énergie et qui est matérialisé par une onde transversale tournante dite onde de structure, en mouvement elle a la forme d'un vortex. Elle devient donc une dite particule (l'électron). Nous en venons maintenant à la véritable nature de la liaison chimique entre les atomes qui se fait, nous l'avons vu, grâce aux électrons de valence (orbite périphérique de plus haute énergie de chaque atome) et en fonction des règles de la physique quantique. Les liens (paires d'électrons) sont réalisés, sous condition de polarité, par interférence des ondes énergétiques des électrons et par leur mise en résonance. La force de ce lien dépend de cette résonance, de la hauteur de la fréquence des ondes, des propriétés magnétiques des éléments, du type de liaison (polaire, ionique covalente), mais surtout du nombre d'électrons qui rentrent en résonance (de la structure électronique des éléments en jeu).  

L'onde énergétique de l'électron est liée à son onde de structure (magnétique) puisque c'est la même onde qui tourne, une modification de l'une entraîne une modification de l'autre dans un rapport (fixe?) (facteur de Landé?). C'est donc au niveau de l'électron que se fait le lien entre son énergie, sa polarité et sa position dans l'atome. Cette dernière dépend de l'énergie de l'électron et de ses relations de polarité avec ses voisins et notamment avec le nucléon (le proton) auquel il est rattaché. La position de l'électron dépend donc aussi de la structure et de la forme du noyau de son atome. Pour plus d'explication de ces hypothèses, il faut relire les chapitres et rubriques du blog car cette thèse forme un ensemble dont les éléments ne peuvent être séparés sans ''porter-à-faux''.

Dans l'atome, les électrons ont tous le même sens (horaire) de rotation (spin) de leur onde de structure dans la direction de leur mouvement. A l’intérieur de l'atome, ces électrons (-) se repoussent normalement puisque leurs vortex tournent dans le même sens. Dans les modèle d'atome qui ont été imaginés, il a toujours été supposé que les électrons sont en mouvement, mais personne ne peut être certain que leurs mouvements se fassent sur des orbites du noyau ou qu'ils tournent dans des ''nuages'', ou même qu'ils se déplacent. On sait seulement que la distance d'un électron avec le proton auquel il est lié, dépend de son énergie et qu'un apport d'énergie extérieur (rayonnement lumineux, chaleur) éloigne cet électron du noyau, le fait passer sur une couche (orbite) de plus grande énergie.

Lorsque deux atomes sont susceptibles de s'unir, de par leurs affinités chimiques et quantiques, et si les conditions extérieures sont favorables, nous avons vu que ces atomes se réunissent pour former une molécule. Cela est possible grâce aux électrons de leurs couches périphériques qui peuvent se réunir par paires, (doublets très liants ou moins liants). Notre hypothèse est que ce rapprochement des électrons ne peut se réaliser que si il y a attraction de leurs ondes de structure, c'est à dire soit rotation de leurs vortex en sens contraire (tête-bêche), soit mise des vortex à la queue dans le même sens. Pour mieux comprendre, il faut comparer l'électron (au repos) à un petit aimant en forme de disque, comme un pion sur un jeu de dame, face nord sur le jeu, face sud visible. L'aimant repousse le (pion) voisin qui a la même disposition. Retournons l'un des deux pions, (aimants tête-bêche), les tranches des pions s'attirent. Arrivé au contact, un des deux pions se retourne brusquement sa face nord se ''colle'' sur la face sud de l'autre , les deux aimants n'en forment plus qu'un seul.

Nous avons vu l’importance en chimie organique du rôle des catalyseurs pour permettre ou faciliter les liaisons des atomes composant les molécules. Je pense que nous pouvons trouver deux principales explications à ce rôle. D'abord celui d'intermédiaire de fréquence de résonance entre les électrons du catalyseur et ceux des deux atomes à réunir. Ensuite un échange d'électrons polarisés permet un transfert d'électrons en utilisant comme intermédiaire actif ceux du catalyseur polarisés différemment. A charge pour le chimiste de choisir le bon catalyseur (oxyde métallique par exemple) fournissant les deux possibilités. Nous devons noter à ce sujet un point important, nous avons vu que la cellule vivante, elle, possède en permanence à sa disposition le catalyseur (enzyme) qui convient à chaque liaison en cours, elle n'a pas besoin d'équations pour cela. La nature serait-elle incroyablement plus forte en chimie-physique que tous les scientifiques réunis ?

8) RÔLE DE L'ONDE DE STRUCTURE DANS LA CONSTRUCTION DES CELLULES

Dans l'étude de la vie dans les cellules de matière vivante qui est le but de notre actuelle rubrique, nous avons déjà beaucoup travaillé, mais nous n'avons pas beaucoup avancé. Nous avons dévoilé nos ambitions., au chapitre N°3, (il serait bon de le relire). Les chapitres N°4, 5 et 6 ont été consacrés à la description des ''objets'' sur lequel nous travaillons, atomes des composants organiques, biomolécules, organites, cellules.

Le chapitre N°7 a été consacré à l'énergie que fournissent les électrons pour relier entre eux les atomes des éléments organiques qui vont constituer les biomolécules. Nous avons voulu approfondir la question de la nature de la liaison chimique et du rôle des catalyseurs. Cette question importante m'a amené à une nouvelle évocation historique de la période 1920-1930 dans laquelle la découverte de la physique quantique a obligé les scientifiques à repenser de fond en comble l'orientation de la physique théorique. Cette dernière question étant essentielle pour moi, j'ai réfléchi à nouveau aux réponses apportées par les chimistes, par les physiciens, et par les mathématiciens à la dualité ''onde-corpuscule'' qui représente le fond du problème.

En final de ce chapitre N°7, j'ai exposé mon point de vue sur la liaison chimique, tel qu'il ressort des hypothèses de base que nous avons choisi. Les phénomènes d'interférence des ondes et de leur mise en résonance en sont le centre. Mais la polarisation des électrons par leur onde de structure est le deuxième phénomène essentiel. Nous avons esquissé son rôle dans l'atome et dans la liaison entre atomes. Dans ce chapitre N°8 nous poursuivons l'exposé du rôle de cette onde et des liens profonds de structure qui s'établissent entre atomes, molécules et organites à l’intérieur des cellules. Ces liens, nous le verrons, se forment, entre et grâce aux nucléons des atomes qui ont été unis par les électrons, comme nous venons de l'étudier.

81) Structuration des biomolécules. Rôle des nucléons. Le point de vue de ''notre'' physique des ondes (suite).

Nous venons de voir comment, grâce à leur énergie polarisée, les ondes électromagnétiques (les électrons) ont rapproché les atomes des composés organiques. Cela correspond à la phase dynamique de l'opération de formation d'une biomolécule. Mais celle-ci n'existera en tant que corpuscule statique (réelle), que dans la mesure où se forme une onde de structure propre qui ''matérialise'' cette biomolécule. Les ondes transversales (ondes de structure) des deux électrons qui ont rapproché les deux atomes, avec leurs faibles masses [1 paire liante = 2 (m)], sont bien incapables de réaliser une liaison permanente des deux atomes. Par contre les nucléons de ces atomes, avec leur ''masse'' [1 proton = 1835 (m), 1 neutron = 1836 (m)], peuvent réaliser cette nouvelle structure.

Pour mieux comprendre cela, il convient de relire le chapitre N°4 de notre blog. Il est aussi possible tout simplement de comparer ce processus de structuration au phénomène électromagnétique de rencontre de deux conducteurs parcourus par des courants électriques (par des électrons) de même sens. Ils s’attirent et leurs champs magnétiques sont confondus. Ils forment un seul et même conducteur. Ces ondes (électro)-magnétiques sont identiques à nos ondes de structure et aux ondes gravitationnelles. Leur force est proportionnelle à la somme des ''masses'' des corps ou corpuscules en jeu et inversement proportionnelle au carré de leur distance. Le terme de masse signifie un nombre de (m), c'est à dire un nombre de particules élémentaires (d'électrons), y compris et surtout, les électrons et positrons qui forment les noyaux contenus dans les corps en relation.

On comprendra facilement que l'ensemble de cette conception, qui correspond à nos hypothèses de base, peut être généralisé à tous les corps de matière existant, depuis l'électron jusqu'aux galaxies, et le principe peut même s'appliquer aux ''corps théoriques'' que sont les sociétés humaines. La ''matière'' vivante est ''faite d'ondes'', énergétique et structurelle, comme la matière organique et la minérale. Cette conception va également très loin sur le plan de la vie et de la durée d'existence de la matière. En effet, si l'énergie semble se conserver dans le cadre de la substance de l'espace, la durée de vie d'une quelconque matière paraît liée au maintien en l'état de sa structure, c'est à dire à celle de son noyau. Un atome simple comme celui de l'hydrogène proton (+) et électron (-) semble stable et même éternel, tandis que les gros atomes, avec leurs neutrons de structure diversement attachés (isotopes), sont soumis à la désintégration radio-active. << La période radio active est le temps au bout du quel ce type d'atome a une chance sur deux de se désintégrer. Elle varie énormément selon les atomes concernés : 2 minutes pour l'oxygène(15), presque 6000 ans pour le carbone(14), et 700 millions d'années pour l'uranium(235) >> Wikipédia

Pour les matières organiques, la ''vie'' est très courte, sa durée paraît être, au contraire des autres, inversement proportionnelle à l'importance de sa structure. Par contre, tout se recycle, heureusement car les structures ont besoin en permanence d'être alimentées par les matières ''mortes'', mais encore assimilables. On peut donc constater que la notion de ''vie'', même si elle a plusieurs degrés de signification, est liée à la notion de structure et à la stabilité de celle-ci. Le noyau de chaque atome a donc un rôle important à jouer sinon dans la création, du moins dans le maintien de la vie. Il faudra nous en souvenir dans notre conclusion.

82) Notre physique des ondes (suite). L'énergie de masse. Spectroscopie moléculaire.

Nous venons de dire que l'électron est le seul porteur de l'énergie et que le noyau de l'atome a la charge de la structure et de la masse. Or depuis Einstein (et avant lui Gustave Le Bon ''Les Forces de l'avenir'' octobre 1881), chacun sait que la masse et le noyau atomique sont à la source d'une énergie considérable, l'énergie dite de masse (fusion et fission atomique). La relecture du blog au chapitre N°424 vous rappellera notre hypothèse concernant les nucléons qui sont ''faits'' d'électrons et de positrons. Donc, pour nous, c'est bien la ''masse'' de ceux-ci dans le noyau qui est à l'origine de la puissance de cette énergie du noyan, dite énergie atomique. En outre, c'est bien la fusion ou la destruction de la structure du noyau qui libère cette énergie.

Il existe cependant une différence entre l'énergie électromagnétique des électrons dans l'atome, et l'énergie provenant de la fusion ou fission du noyau, mis à part la notion de puissance. Il s'agit de la même différence qu'il y a entre la plage de fréquence de l'onde énergétique de l'électron et la plage de fréquence de rotation de son onde de structure (de son spin). En effet nous savons que la fréquence des ondes énergétiques de l'électron se situe entre les rayons X et l'infra-rouge, c'est à dire principalement la fréquence de la lumière visible. Et nous avons vu (rubrique N1, chapitre N°92) que la fréquence de rotation des ondes de structure, électrons et nucléons, varie entre l'infra-rouge et les ondes radio hautes fréquence. C'est le rôle des spectromètres d'analyser et de mesurer les fréquences de tous les rayonnements émis par les électrons, notamment pour déterminer l'élément chimique étudié.

<< Le spectre électromagnétique est la description de l'ensemble des rayonnements électromagnétiques classés par fréquence, longueur d'onde ou énergie...La spectroscopie ou spectrométrie est l'étude expérimentale des spectres électromagnétiques par des procédés, d’observation et de mesure avec décomposition des radiations en ondes monochromatiques.... Historiquement, ce terme s'appliquait à la décomposition, par exemple par un prisme, de la lumière visible, émise (spectrométrie d'émission) ou absorbée (spectrométrie d'absorption), par l'objet à étudier. Aujourd'hui, ce principe est décliné en une multitude de techniques expérimentales spécialisées qui trouvent des applications dans quasiment tous les domaines de la physique au sens large : astronomie, biophysique, chimie, physique atomique, physique des plasmas, physique nucléaire, physique du solide, mécanique, acoustique, etc. >> Wikipédia

 L'étude spectroscopique de l'électron et de l'atome était donc simple (lumineuse) pour les scientifiques du début du 20ème siècle, ce qui leur a permis de réaliser des progrès considérables dans l'identification des éléments, dans la connaissance du rôle des électrons dans les atomes, et dans l'établissement des règles de la physique quantique. Il est même possible de dire que la spectroscopie est à l'origine de la révolution quantique.

Par contre l'étude spectroscopique des biomolécules s'est révélée très complexe. Mais entre 1911 et 1965 plusieurs scientifiques comme Niels Bjerrum (1879 - 1958), Lennard-Jones (1894 -1954), Robert Mulliken (1896 – 1986), Friedrich Hund (1896 -1997), qui étaient à la fois chimistes physiciens et mathématiciens, ont participé, par leurs études de spectroscopie sur les molécules, à la conception de spectroscopes permettant une meilleure dispersion des raies spectrales ainsi que l'amélioration de leurs conditions d'analyse. Ceci a été indispensable pour l'étude interne chimique et physique (énergétique et structurelle) des biomolécules. En effet, celles-ci, de par l'assemblage des éléments qui les composent, ont des structures spectrographiques complexes, avec des chevauchements de stries et des bandes de raies plus larges que les raies propres aux atomes. De plus, comme je l'ai indiqué précédemment, de nouvelles bandes larges de raies apparaissent dans l'infrarouge et les micro-ondes qui concernent des fréquences de vibration et de rotation pour lesquelles la physique des particules a encore du mal à trouver des explications simples. Voici sur Wikipédia un exemple de texte dans lequel il est question de la vibration des molécules.

<< La liaison chimique entre deux atomes peut être modélisée par un ressort reliant deux sphères. Ce ressort se met à vibrer lors de l’absorption d’une onde électromagnétique d’une fréquence bien déterminée....Les molécules diatomiques n'ont qu'une seule liaison, qui peut être étirée. Les molécules les plus complexes ont beaucoup de liaisons, et les vibrations peuvent être conjuguées, ce qui conduit à des absorptions infrarouges à des fréquences caractéristiques qui peuvent être liées à des groupes chimiques. Ainsi par exemple, les atomes d'un groupe CH2, que l'on trouve communément dans les composés organiques peut vibrer de six manières différentes : étirements (stretching) symétriques et antisymétriques, cisaillement (scissoring), bascule (rocking), agitation hors du plan(wagging) et torsion (twisting). >>

De même la physique standard a un problème pour justifier les basses fréquences attribuées aux rotations, puisque, en principe, les particules ne tournent pas (le spin n'est que théorique), si elles tournent, c'est sur des orbites autour du noyau, mais ce ne sont en définitive que des orbitales théorique (j'ai probablement mal compris)... Mais peu importe ce que dit la théorie standard, l’intérêt, c'est ce qui se passe réellement à l'intérieur de ces molécules, les ondes sont bien là, avec leurs vibrations et leurs rotations. Les spectromètres mettent en évidence de nombreuses raies qui sont ''enchevêtrées'' mais qui permettent de mesurer leurs fréquences.

Afin de démêler ces raies et mesurer les fréquences plus facilement, le progrès des techniques est venu au secours des scientifiques pour mettre au point des spectroscopes, par exemple le spectromètre FTIR ( spectroscope infrarouge à transformée de Fourier). Ce nom vient du fait qu'il est nécessaire de passer par une ''transformation de Fourier'' (mathématique) pour convertir les données brutes en réel résultat spectral. Un spectromètre FTIR permet de collecter simultanément les données spectrales sur un spectre large. Ceci lui confère un énorme avantage sur les spectromètres à dispersion qui ne peuvent mesurer l'intensité, à un instant donné, que dans une gamme réduite de longueurs d'onde. La difficulté est encore plus grande lorsque on étudie les raies dans les grandes longueurs d'onde (infrarouge lointain) ce qui correspond aux ondes de structure des électrons, et dans les micro-ondes à celles des noyaux.

Le très récent prix Nobel de Jean Pierre Sauvage qui travaille précisément au niveau nanométrique sur la structure et l'énergie des molécules organiques de synthèse doit utiliser les derniers développements du FTIR que Wikipédia décrit comme suit :

<< cette technique utilise un faisceau contenant une combinaison de multiples fréquences de la lumière, et on mesure l'absorption par l'échantillon. Le faisceau est ensuite modifié pour contenir une combinaison de fréquences différentes, on mesure de nouveau l'absorption par l'échantillon, et l'opération est répétée de nouveau, de multiples fois. Une fois toutes les données acquises, un ordinateur prend toutes ces données et calcule à rebours pour en déduire l'absorption à chaque longueur d'onde. >>

83) La chimie supramoléculaire

Ce prix Nobel arrive au bon moment dans mon étude, car il nous faut parler maintenant de la suite du fonctionnement (de la vie) des molécules dans les cellules, de leur regroupement en complexes en macromolécules puis en organites. Or ce prix récompense des travaux qui portent précisément sur la construction de molécules à partir de briques de matériaux organiques, sur leur chargement en énergie et sur leur fonctionnement, comme si elles étaient vivantes. La branche d'activité (chimie supramoléculaire) de Jean Pierre Sauvage concerne précisément les molécules organiques complexes qui, en biologie sont les macromolécules qui forment les organites des cellules (voir le chapitre N°6).

<< La chimie supramoléculaire est une des branches de la chimie qui repose sur les interactions non-covalentes ou faibles entre atomes au sein d'une molécule ou entre molécules, au sein d'un ensemble moléculaire. Son objectif est de comprendre ou de construire des édifices de taille nanométrique. Le principe est d'utiliser des briques moléculaires qui, une fois mélangées en solution, dans des conditions contrôlées, s'auto-assemblent pour donner des édifices plus complexes. L'étude des interactions non-covalentes et des relations entre fonction et structure sont à la base de la compréhension des systèmes biologiques. Le monde biologique est souvent une source d'inspiration dans la modélisation d'assemblages supramoléculaires.... Le rapprochement, au sein de l'entité supramoléculaire, de deux molécules naturellement portées à réagir ensemble peut aussi les pousser à réagir plus facilement que si elles avaient été libres dans un solvant. On parle alors de catalyse supramoléculaire (les enzymes sont l'exemple le plus connu de catalyseur supramoléculaire biologique). >> Wikipédia

Nous constatons une fois encore que la science avance grâce à des scientifiques qui sont des chimistes et des physiciens expérimentaux et qui sont aussi de plus en plus informaticiens, utilisant des algorithmes mathématiques pour commander leurs instruments. Ils laissent de coté les problèmes philosophiques ainsi que la physique théorique. Il me semble que dans ce domaine de la chimie supramoléculaire, la physique standard des particules a encore plus de mal à expliquer les faits expérimentaux. Les interactions qu'elle met en évidence sont les suivants (extraits de Wikipédia) :

* Les forces de Van der Waals, elles sont non directionnelles et augmentent avec la surface de contact.

* La liaison hydrogène qui est directionnelle et sa force dépend de la distance entre les sites donneur et accepteur.

* Le recouvrement des orbitales moléculaires.

* Les interactions électrostatiques, forces coulombiennes, non directionnelles qui dépendent de la distance entre les deux entités.

* Les forces de coordination métal/ligand. La directionnalité de la liaison dépend de la nature du métal et des autres constituants de sa ''sphère de coordination''.

* Ou encore un effet hydrophobe.

Pour notre physique des ondes, nous avons exposé notre point de vue sur la liaison pérenne entre molécules au chapitre N°81, il est encore plus valable pour les macromolécules. Dans ce domaine il n'est plus question des électrons, mais, comme nous l'avons indiqué au 1er paragraphe, c'est le rôle des nucléons des atomes, de constituer la solidité des molécules par le moyen de leurs ondes de structure. Dans les 2ème et 3ème paragraphes, nous poursuivons notre thèse en expliquant que ce sont ces ondes qui ''marient'' les nucléons, les atomes, les molécules, pour former ces macromolécules, puis les organites à l'intérieur des cellules vivantes.

Quelque soit son fondement théorique, la chimie supramoléculaire est un important domaine d'avenir. Voici quelques unes des directions commentées par Wikipédia (extraits) :

* La chimie supramoléculaire et les processus d'auto-assemblage moléculaires en particulier sont appliqués au développement de nouveaux matériaux.

* De nombreuses structures peuvent être obtenues facilement par synthèse ascendante ( bottom-up) La plupart des approches ascendantes en nanotechnologie sont basées sur la chimie supramoléculaire.

* La chimie supramoléculaire participe aussi de la topochimie.

* La chimie supramoléculaire est aussi importante dans le développement de nouvelles thérapies médicales grâce à sa compréhension des interactions entre le principe actif et le système biologique.

* La chimie supramoléculaire a été employée pour démontrer les possibilités de calcul numérique à l'échelle moléculaire.

*Réalisation d'interfaces de composants électroniques par des dispositifs supramoléculaires de transduction de signaux.

* Stockage d'information

9) ESSAI D'UNE CONCLUSION PROVISOIRE

Il n'est pas dans mon intention, du moins dans cette rubrique, d'approfondir notre étude sur le plan biologique ni sur celui, pourtant bien intéressant, de la transmission des informations et des ordres échangés entre les différents ateliers de l'usine (pour reprendre la comparaison que j'ai utilisé au chapitre N°3). Pourtant, c'est bien entre ces ateliers que se manifeste l'activité vitale des cellules ( la vraie vie dans les cellules). Pourrait-on trouver là le secret de la différence entre les mouvements ''mécaniques'' des molécules construites par l'homme, et la vie qui est donnée par l'embryogenèse ? Il faudrait aussi parler de la ''fabrication'' de tissus humains à partir de cellules unitaires vivantes ou à partir de cellules souches, tissus importés mais qui conservent la vie et même la développent au contact (greffe) d'organes ou de tissus vivants de grands brûlés par exemple.

Au cours de cette étude qui m'a demandé 4 mois de travail sur internet et une constante réflexion, j'ai abordé le sujet de la vie dans les cellules vivantes sous plusieurs aspects. En choisissant de développer le côté matérialiste et fonctionnel du problème, j'ai été entraîné à étudier la nature de la liaison chimique et à préciser encore les rôles joués dans l'atome et la molécule par les électrons et les nucléons. On pourrait supposer finalement qu'ayant placé l'électron comme particule matérielle élémentaire au centre de la physique, je sois amené à considérer cette particule comme la source de l’énergie et de la structure de la matière, donc de ''la vie''. Le vecteur sans doute mais l'origine sûrement pas. L'électron n'est pas un Être et n'a pas de cerveau. Ce n'est que l'interférence de deux ondes qui sont constituées de substance de l'espace (voir le blog chapitre N°2). Alors, où est la source de la vie ? Se cache-elle dans cette substance ? Y existe-il un élément décideur ?

Si on prend l'exemple de la ruche, la reine n'est qu'une pondeuse et toute l'organisation est pourtant remarquable alors qu'il n'existe aucune direction, aucun chef. Les scientifiques qui ont longuement étudié ces insectes sont obligés de parler de ''l'esprit de la ruche'', et chaque ruche défend ''son'' esprit quand la ruche est attaquée. La ''vie'' de la ruche, ainsi que celle des abeilles, cesse lorsque la reine meure par accident, sans que ''l'esprit'' n'ait pu assurer sa succession ( par un élevage de reines à la gelée royale). L'esprit serait-il une onde , une des deux ondes de l'électron ? A priori cet esprit, s’il utilise de l'énergie, n'est pas de nature énergétique. Il serait plutôt du coté de l'onde de structure qui, comme nous l'avons vu, fonctionne à une fréquence plus faible, mais dont la puissance, qui peut être redoutable, est proportionnelle à la masse (au nombre d'élément unitaire). L'esprit se rapproche donc du noyau des atomes comme nous l'avions envisagé ( à la fin du N°81).

Le noyau de l'atome est constitué d'électrons et de positrons (c'est notre hypothèse), nous venons de voir que ce n'est pas là qu'il faut chercher une source de vie et de décision. A l'échelle supérieure, c'est la molécule, celle-ci peut vivre de manière indépendante un laps de temps court, mais elle n'a pas de pouvoir ni de programme de travail. La macromolécule et surtout l'organite ( les ateliers de l'usine) sont déja des entités vivantes ayant un programme et un rôle ''social'' dans la cellule. Ce serait donc leurs ondes de structure, crées par ''autoassemblage'' de celles des atomes constituant, qui leur donnent ce rôle. Qui les programment ? Je pense que ce devrait-être le travail de la direction de l'usine, c'est à dire du noyau de la cellule. Cela paraît logique, donc c'est très probable. La cellule serait donc bien la véritable identité vivante de base. D'autant plus que la cellule élémentaire à la base de tout Être vivant est la ''cellule souche'' qui est l'oeuf fécondé, transmis par les deux géniteurs (voir le dernier paragraphe du N°55). Cette cellule réunit les deux programmes complets permettant de construire un nouvel être original qui perpétue la vie de l'espèce.

 La vie d'une espèce n'existerait donc que transmise d'une génération à la suivante par la procréation ? Ou bien d'une espèce à l'autre par une modification partielle du code génétique ? Le clonage qui a été réalisé montre que la transmission peut aussi s’exécuter artificiellement. Pour tenter de trouver la solution de notre problème, il nous faut examiner de plus près la différence qui existe entre la molécule créée et animée par Jean Pierre Sauvage et celle qui vit dans une cellule vivante de notre corps. La première est alimentée artificiellement en énergie par un rayonnement adéquat que J.P. Sauvage entretien dans son laboratoire, la deuxième l'est par l'énergie fournie par la mitochondrie, organite existant dans la cellule dont elle fait partie, et qui est la centrale d'énergie de cette cellule. (voir le chapitre N°6). Cette centrale possède une réserve de combustible, si elle cesse d'être alimentée par le flux sanguin, elle peut faire durer quelque temps la vie dans la cellule, donc celle de notre molécule, tandis que si J.P. Sauvage coupe le courant du labo, sa cellule cesse son mouvement.

C'est donc cela la vie, la possibilité de l'auto-alimentation ? Il semblerait bien que ce soit un élément essentiel. La graine de blé que l'on retrouve vitrifiée 2000 ans après possède sa réserve d'énergie, mise à germer elle retrouve la vie. Sur un autre plan (sociétal) on peut dire que notre mentalité de pays développé et urbain, nous a fait perdre cette notion essentielle de la nécessité de rester maître de son alimentation. La crainte d'un mondialisme excessif, d'un abandon des campagnes et de la perte d'autonomie de nos biens productifs, est certainement à l'origine de la peur de l'avenir des pays riches, du populisme qui se généralise et d'un réel instinct de survie.

 Pour en finir (avec la vie) puisqu'il faut bien clore cette rubrique, j'arrive en final au même questionnement qu'à son début concernant l'origine de la vie. Par contre, concernant la cellule vivante, ma connaissance, et j'espère aussi la vôtre, a progressé  (ou s'est affirmée) car nous l'avons exploré (matière et fonctionnement) depuis le plus petit (l'électron) jusqu'à sa plénitude, à l'exception du rôle de direction du noyau ( du bureau de direction de l'usine). Je pense dans une prochaine rubrique traiter de ce rôle qui me paraît, sur le plan de la vie, concerner plus sa transmission que son origine.

Dans cette présente rubrique nous avons appliqué nos hypothèses de base aux atomes des composants organiques et aux biomolécules. Nos hypothèses sont bien adaptées à la complexité de ces éléments et apportent des explications simples à leur fonctionnement d'onde ( liaison par résonance et par polarité, recherche de stabilité et d'économie d'énergie, adaptation aux contingences exterieures, suivi des règles mécaniques, électriques et quantiques de la matière. Tout ce travail interne est ''animé'' par l'onde énergétique de l'électron et suit les contingences de son onde de structure. Le ''hiatus'' se produit lors de la structuration de la molécule. Un élément extérieur nouveau s'introduit qui est plus que de l'animation car il y a direction, sens et surtout autocontrôle. Nous avons parlé précédemment d'autoalimentation, on pourrait dire introduction d'une centrale énergétique, d'un ordinateur avec disque mémoire et batterie incorporée et en plus d'un programme de travaux dirigés.

On appelle cela ''la vie''. Certains diront qu'il s'agit d'une complexification naturelle, d'autres que ce sont des ''ondes d'esprit'' à découvrir, d'autres parleront du doigt de Dieu. Serai-je capable de donner une explication dans une éventuelle 16ème rubrique ?