Les chercheurs de Louvain ont pu démontrer que des particules plus grosses peuvent encore être plus rapides. Cette découverte va à contre-courant des connaissances actuelles et peut aider au développement de médicaments plus facilement assimilables par l'organisme.
Avez-vous déjà essayé de pousser un caddie surchargé dans le supermarché le samedi ? Ensuite, vous savez qu'un gros chariot vous gêne grandement et que vous n'êtes pas aussi rapide que si vous veniez d'entrer dans le supermarché pour juste un carton de sucre. La même chose peut être observée avec des particules microscopiques et a été théoriquement décrite par Einstein au début du 20ème siècle.
Aujourd'hui, un siècle plus tard, des chercheurs du Département de physique et d'astronomie de la KU Leuven et de l'Université de Bordeaux (référence) ont découvert que plus grand peut aussi être plus rapide. Cette découverte pourrait aider au développement de médicaments pouvant être absorbés plus facilement par l'organisme ou de substances capables de pénétrer plus rapidement les parois cellulaires.
En 1827, le botaniste anglais Robert Brown a découvert que les grains de pollen dissous dans l'eau présentaient un mouvement de vibration aléatoire lorsqu'ils étaient observés au microscope (voir photo ci-dessus) † Plus tard, il s'est avéré que de petites particules solides (telles que des protéines, des polymères ou des virus) dans un liquide ou un gaz présentent toujours ce phénomène. Ce mouvement aléatoire des particules a ainsi reçu le nom de "mouvement brownien" et c'est lui qui provoque la dispersion spontanée des substances, aussi appelée diffusion. Une goutte d'encre qui donne un meilleur bleu à l'eau en est un exemple bien connu.
Albert Einstein a proposé une théorie révolutionnaire en 1905 qui pourrait expliquer le mouvement brownien, qui a ensuite été prouvée par des expériences du physicien français Jean Perrin. La théorie d'Einstein dit que de petites particules dans un liquide ou un gaz entrent constamment en collision avec les nombreuses molécules du liquide ou du gaz dans lequel elles flottent. Ces collisions provoquent de minuscules mouvements aléatoires des particules.
La vitesse à laquelle les particules se déplacent dépend de nombreux facteurs. Par exemple, les grosses particules se déplaceront plus lentement, car elles subissent beaucoup plus de frottements. L'environnement dans lequel se trouve la particule a également un effet :les particules dans un milieu très dense, comme les liquides visqueux, la peinture, les membranes biologiques ou encore les cristaux, se déplaceront plus lentement car elles ont beaucoup moins de place pour se déplacer. En général, nous pouvons dire qu'une grosse particule dans un environnement de petites particules se déplacera plus lentement que ces petites particules, et qu'une petite particule entourée de grosses particules se déplacera plus vite que ces grosses particules. Comparez cela à vous qui poussez votre gros caddie dans un supermarché bondé et à une petite fille qui peut traverser le même supermarché bondé jusqu'aux bonbons sans aucun problème.
Cependant, un siècle après les expériences de Perrin, une équipe du département de physique et d'astronomie de la KU Leuven a découvert que les grosses particules ne sont pas toujours plus lentes. Une particule en forme de long bâtonnet, enchâssée dans un cristal constitué de couches de bâtonnets courts, est encore beaucoup plus mobile que ces bâtonnets courts. Les particules que les chercheurs utilisent dans leurs expériences sont des virus, qu'ils peuvent fabriquer en laboratoire pour qu'ils aient tous exactement la même longueur. De plus, vous pouvez facilement les voir au microscope à fluorescence.
À des concentrations élevées, les petits bâtonnets forment des couches parallèles ordonnées. Les mesures de l'équipe montrent que la force qui maintient les petites tiges dans la couche est à peine ressentie par les longues tiges, ce qui leur permet de se déplacer plus librement. L'explication réside dans le fait que les grosses tiges créent leur propre espace dans les couches. Un peu comme une grosse voiture qui crée sa propre place dans le parking du supermarché; ils ne sont pas liés par les règles (stationnement entre les lignes) comme les petites voitures.
Cette découverte pourrait conduire au développement de molécules spécifiques capables de se déplacer rapidement dans un milieu, avec des applications telles que des substances médicinales pouvant pénétrer rapidement dans les parois cellulaires ou des protéines pouvant être facilement absorbées par l'organisme.
Vidéo ci-dessous :virus courts (vert) et longs (rouge) marqués par fluorescence se déplaçant à travers des couches de virus courts. La microscopie à fluorescence est utilisée pour voir les virus individuels, tandis que la microscopie à interférence différentielle est utilisée pour montrer les couches.
