La Vie, l'Ingénieur — Salle 09
La cellule, une usine automatisée
« Je te rendrai et ton corps ; ta forme est admirable. »Psaume 139:14
Trente mille milliards de cellules, chacune une usine qui ne dort jamais. Et dans chacune, des moteurs d'un nanomètre.
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Un corps humain compte environ trente mille milliards de cellules, chacune une usine qui ne dort jamais. Et dans chacune, des moteurs d'un nanomètre. L'ATP synthase est la machine centrale : une turbine moléculaire qui transforme l'énergie d'un gradient de protons en liaisons chimiques. Les biologistes ont mesuré sa rotation à environ trois cent cinquante tours par seconde. Chaque tour produit trois molécules d'ATP, avec un rendement proche du maximum théorique. Le flagelle bactérien est l'autre prodige mécanique : un rotor rigide qui tourne à plusieurs centaines de tours par seconde, porté par un stator qui le fait tourner à contre-sens. Des bactéries comme Salmonella peuvent changer de direction en moins de dix millisecondes. Les ingénieurs en robotique travaillent aujourd'hui sur des micro-moteurs inspirés de cette architecture. Chaque jour, le corps produit une masse d'ATP équivalente à son propre poids : un renouvellement permanent. Et dans tout cela, pas une seule usine ne s'arrête. Les protéines sont produites, dégradées et remplacées en permanence. Psaume cent trente-neuf treize à seize parle d'un Dieu qui forma tes parties et les tint en place. La cellule est cette organisation, en permanence.
Le dossier
Des machines dans la machine
La cellule est une usine chimique qui se répare, se duplique et se règle toute seule. La ATP synthase est sa machine centrale : une turbine moléculaire qui transforme l'énergie d'un gradient de protons en liaisons chimiques. Les biologistes ont mesuré sa rotation à environ 350 tours par seconde (Ueno et al., PNAS, 2005). Chaque tour produit trois molécules d'ATP. La machine est si petite qu'on peut en aligner plusieurs milliers sur la largeur d'un cheveu.
Le flagelle bactérien est l'autre prodige mécanique : un rotor rigide qui tourne à plusieurs centaines de tours par seconde, porté par un stator qui le fait tourner à contre-sens. Bactéries comme Salmonella peuvent changer de direction en moins de dix millisecondes. Les ingénieurs en robotique travaillent sur des micro-moteurs inspirés de cette architecture.
Tout cela repose sur une information : l'ADN. Chaque cellule contient environ deux mètres d'ADN comprimés dans un noyau de six micromètres. L'ensemble des cellules du corps humain stocke l'information équivalente à environ 60 milliards de caractères — plusieurs l'ensemble des bibliothèques du monde comme les bibliothèques du monde, si bien qu'une seule cellule en contient l'équivalent d'un disque dur de plusieurs gigaoctets.
Et dans tout cela, pas une seule usine ne s'arrête : les protéines sont produites, dégradées et remplacées en permanence. Psaume 139:13-16 parle d'un Dieu qui « forma tes parties » et les « tint en place ». La cellule est cette organisation, en permanence.
L'ATP synthase est-elle vraiment un moteur ?
Oui. Ueno et al. ont filmé la rotation du rotor de l'enzyme par vidéomicroscopie en 2005 ; la vitesse mesurée est d'environ 350 tours par seconde. Nobel de chimie 1997 pour Boyer, Walker et Skou.
Source : Ueno et al., PNAS 102(37), 2005
Combien de cellules dans le corps humain ?
Environ 30 000 milliards (Sender, Fuchs & Milo, PLOS Biology, 2016), dont environ 86 milliards de neurones et 3 000 milliards de cellules rouges.
Source : Sender, Fuchs & Milo, PLOS Biology 14(5), 2016
Toute la cellule est-elle connue ?
Non. On estime que le nombre de protéines d'une cellule humaine dépasse 20 000, alors que les interactions entre elles sont bien plus nombreuses. La cartographie complète du protéome humain est un chantier ouvert — ce qui est honnête à dire.
Source : Initiative Human Proteome Project
Une cellule, c'est une machine ?
C'est une machine qui se fabrique elle-même, se répare, s'adapte et se reproduit. Job 10:8-11 : « Tu m'as formé et tangible et tu m'as mis dans la matrices » (Psaume 139:13-16). Le texte décrit un artisan, pas un mécanisme.
Source : Psaume 139:13-16