Le THz et la Biologie

Spectroscopie THz de protéines en milieux aqueux

Ce projet vise une première mondiale, à savoir démontrer expérimentalement — et avec une approche interdisciplinaire impliquant des biologistes des physiciens et des électroniciens spécialistes de l’instrumentation térahertz (1 THz = 1012 Hz) – les mécanismes utilisés par les biomolécules pour communiquer entre elles à longue distance et dans des conditions physiologiques usuelles.
Une percée scientifique liée à ce projet réside donc dans la mise en évidence de l’activation (dans des conditions physico-chimiques typiques du cytoplasme cellulaire) d’intéractions électromagnétiques à longues portées et à hautes fréquences à l’intérieur d’une cellule vivante. Ces intéractions, en attirant sélectivement les différents partenaires moléculaires impliqués dans les réactions biochimiques spécifiques, conditionneraient la « machinerie moléculaire ». La mise en évidence de ces intéractions représenterait une révolution dans notre compréhension de la façon dont évolue la matière vivante.

Oscillations de la BSA hors équilibre thermodynamique.

La mise en évidence de ces interactions à longue portée entre biomolécules (où «longue» signifie jusqu’à quelques centaines de nanomètres) se fera notamment par la mesure du champ électromagnétique émis via une expérience de champ proche THz biocompatible. Le développement d’une telle instrumentation est en lui-même porteur d’avancées technologiques.

En terme d’applications, ce projet ouvre la voie au contrôle externe non chimique des fonctions cellulaires de base (expression des gènes, métabolisme, mitose,…) avec de toutes nouvelles actions médicales non médicamenteuses. Il pourra peut-être aider à trouver une justification aux effets thérapeutiques largement observés lors de l’utilisation de champs électromagnétiques — appliqués de l’extérieur — sur des cellules cancéreuses.

• 03/09/2018 : publication d’un article à Physical Review X intitulé « Out-of-equilibrium collective oscillation as phonon condensation in a model protein ».
• Nardecchia et al., « Out-of-equilibrium collective oscillations of a model protein in the THz frequency domain », link to ArXiv (2017).