Réimprimé de Bridges, 2001 Vol 12(1):5 ISSEEM
Bien qu'un humain soit composé de plus de cinquante mille milliards de cellules, il n'y a pas de fonctions physiologiques dans notre corps qui n'existaient pas déjà dans la biologie de la cellule unique nucléée (eucaryote). Les organismes unicellulaires, tels que l'amibe ou la paramécie, possèdent les équivalents cytologiques d'un système digestif, d'un système excréteur, d'un système respiratoire, d'un système musculo-squelettique, d'un système immunitaire, d'un système reproducteur et d'un système cardiovasculaire, entre autres. Chez l'homme, ces fonctions physiologiques sont associées à l'activité d'organes spécifiques. Ces mêmes processus physiologiques sont effectués dans les cellules par de petits systèmes d'organes appelés organites.
La vie cellulaire est soutenue en régulant étroitement les fonctions des systèmes physiologiques de la cellule. L'expression de répertoires comportementaux prévisibles implique l'existence d'un « système nerveux » cellulaire. Ce système réagit aux stimuli environnementaux en suscitant des réponses comportementales appropriées. L'organite qui coordonne les ajustements et les réactions d'une cellule à ses environnements interne et externe représenterait l'équivalent cytoplasmique du «cerveau».
Depuis la rupture du code génétique au début des années 1950, les biologistes cellulaires ont privilégié le concept de déterminisme génétique, la notion selon laquelle les gènes « contrôlent » la biologie. Pratiquement tous les gènes de la cellule sont contenus dans le plus grand organite de la cellule, le noyau. L'opinion conventionnelle considère le noyau comme le « centre de commandement » de la cellule. En tant que tel, le noyau représenterait l'équivalent cellulaire du «cerveau».
Le déterminisme génétique implique que l'expression et le destin d'un organisme sont principalement « prédéterminés » dans son code génétique. La base génétique de l'expression de l'organisme est enracinée dans les sciences biologiques en tant que vérité consensuelle, une croyance par laquelle nous encadrons notre référence pour la santé et la maladie. D'où l'idée que la susceptibilité à certaines maladies ou l'expression de comportements aberrants est généralement liée à la lignée génétique et, parfois, à des mutations spontanées. Par extension, il est également perçu par une majorité de scientifiques que l'esprit et la conscience humains sont « codés » dans les molécules du système nerveux. Cela favorise à son tour le concept selon lequel l'émergence de la conscience reflète le « fantôme dans la machine ».
La primauté de l'ADN dans l'influence et la régulation du comportement biologique et de l'évolution repose sur une hypothèse infondée. Un article fondateur de HF Nijhout (BioEssays 1990, 12 (9) : 441-446) décrit comment les concepts concernant les « contrôles » et les « programmes » génétiques ont été initialement conçus comme des métaphores pour aider à définir et à orienter les voies de recherche. La répétition généralisée de cette hypothèse convaincante sur cinquante ans a fait de la « métaphore du modèle » la « vérité du mécanisme », malgré l'absence de preuves à l'appui. Puisque l'hypothèse met l'accent sur le programme génétique comme « échelon supérieur » sur l'échelle du contrôle biologique, les gènes ont acquis le statut d'agents causaux en provoquant l'expression et le comportement biologiques (par exemple, les gènes causant le cancer, l'alcoolisme, voire la criminalité).
L'idée que le noyau et ses gènes sont le « cerveau » de la cellule est une hypothèse intenable et illogique. Si le cerveau est retiré d'un animal, la perturbation de l'intégration physiologique entraînerait immédiatement la mort de l'organisme. Si le noyau représentait vraiment le cerveau de la cellule, alors l'élimination du noyau entraînerait l'arrêt des fonctions cellulaires et la mort cellulaire immédiate. Cependant, des cellules énucléées expérimentalement peuvent survivre pendant deux mois ou plus sans gènes, et pourtant sont capables d'effectuer des réponses complexes à des stimuli environnementaux et cytoplasmiques (Lipton, et al., Differentiation 1991, 46:117-133). La logique révèle que le noyau ne peut pas être le cerveau de la cellule !
Des études sur des cellules humaines clonées m'ont fait prendre conscience que le plasmalemme de la cellule, communément appelé membrane cellulaire, représente le « cerveau » de la cellule. Les membranes cellulaires, premier organite biologique apparu dans l'évolution, sont le seul organite commun à tout organisme vivant. Les membranes cellulaires compartimentent le cytoplasme, le séparant des aléas de l'environnement extérieur. Dans sa capacité de barrière, la membrane permet à la cellule de maintenir un « contrôle » étroit sur l'environnement cytoplasmique, une nécessité dans la réalisation des réactions biologiques. Les membranes cellulaires sont si fines qu'elles ne peuvent être observées qu'au microscope électronique. Par conséquent, l'existence et l'expression universelle de la structure membranaire n'ont été clairement établies que vers 1950.
Dans les micrographies électroniques, la membrane cellulaire apparaît comme une « peau » extrêmement mince (<10 nm), à trois couches (noir-blanc-noir) enveloppant la cellule. La simplicité structurelle fondamentale de la membrane cellulaire, qui est identique pour tous les organismes biologiques, a séduit les biologistes cellulaires. Pendant la majeure partie des cinquante dernières années, la membrane a été perçue comme une barrière «passive», semi-perméable, ressemblant à une «enveloppe de plastique» respirante, dont la fonction était simplement de contenir le cytoplasme.
L'apparence en couches de la membrane reflète l'organisation de ses blocs de construction phospholipidiques. Ces molécules en forme de sucette sont amphipathiques, elles possèdent à la fois une tête globulaire en phosphate polaire (Figure A) et deux pattes non polaires en forme de bâton (Figure B). Lorsqu'ils sont agités en solution, les phospholipides s'auto-assemblent en une bicouche cristalline stabilisante (figure C).
Les jambes lipidiques comprenant le noyau de la membrane fournissent une barrière hydrophobe (figure D) qui sépare le cytoplasme de l'environnement externe en constante évolution. Alors que l'intégrité cytoplasmique est maintenue par la fonction de barrière passive des lipides, les processus vitaux nécessitent l'échange actif de métabolites et d'informations entre le cytoplasme et le milieu environnant. Les activités physiologiques du plasmalemme sont médiées par les protéines membranaires.
Chacune des quelque 100,000 XNUMX protéines différentes constituant le corps humain est constituée d'une chaîne linéaire d'acides aminés liés. Les « chaînes » sont assemblées à partir d'une population de vingt acides aminés différents. La structure et la fonction uniques de chaque protéine sont définies par la séquence spécifique d'acides aminés constituant sa chaîne. Synthétisées sous forme de chaîne linéaire, les chaînes d'acides aminés se replient ensuite en globules tridimensionnels uniques. La conformation (forme) finale de la protéine reflète un équilibre des charges électriques entre ses acides aminés constitutifs.
La morphologie tridimensionnelle des protéines repliées confère à leurs surfaces des fentes et des poches de forme spécifique. Des molécules et des ions possédant des formes physiques et des charges électriques complémentaires se lieront aux fentes et poches de surface d'une protéine avec la spécificité d'un verrou et d'une clé. La liaison d'une autre molécule modifie la distribution des charges électriques de la protéine. En réponse, la chaîne d'acides aminés de la protéine se repliera spontanément pour rééquilibrer la distribution des charges. Le repliement modifie la conformation de la protéine. En passant d'une conformation à l'autre, la protéine exprime le mouvement. Les mouvements conformationnels des protéines sont exploités par la cellule pour exécuter des fonctions physiologiques. Le travail généré par le mouvement des protéines est responsable de la « vie ».
Un certain nombre des vingt acides aminés composant la chaîne de la protéine sont non polaires (hydrophobes, oléophiles). Les portions hydrophobes des protéines recherchent la stabilité en s'insérant dans le noyau lipidique de la membrane. Les parties polaires (qui aiment l'eau) de ces protéines s'étendent à partir de l'une ou des deux surfaces recouvertes d'eau de la membrane. Les protéines incorporées dans la membrane sont appelées protéines membranaires intégrales (IMP).
Les IMP membranaires peuvent être subdivisés fonctionnellement en deux classes : les récepteurs et les effecteurs. Les récepteurs sont des dispositifs d'entrée qui répondent aux signaux environnementaux. Les effecteurs sont des dispositifs de sortie qui activent les processus cellulaires. Une famille de protéines de traitement, situées dans le cytoplasme sous la membrane, sert à lier les récepteurs récepteurs de signaux aux effecteurs producteurs d'action.
Les récepteurs sont des « antennes » moléculaires qui reconnaissent les signaux environnementaux. Certaines antennes réceptrices s'étendent vers l'intérieur à partir de la face cytoplasmique de la membrane. Ces récepteurs « lisent » le milieu interne et fournissent une prise de conscience des conditions cytoplasmiques. D'autres récepteurs s'étendant de la surface externe de la cellule fournissent une prise de conscience des signaux environnementaux externes.
Les sciences biomédicales conventionnelles soutiennent que « l'information » environnementale ne peut être portée que par la substance des molécules (Science 1999, 284 :79-109). Selon cette notion, les récepteurs ne reconnaissent que les « signaux » qui complètent physiquement leurs caractéristiques de surface. Cette croyance matérialiste est maintenue même s'il a été amplement démontré que les récepteurs protéiques répondent aux fréquences vibrationnelles. Grâce à un processus connu sous le nom de couplage électroconformationnel (Tsong, Trends in Biochem. Sci. 1989, 14:89-92), les champs d'énergie vibratoire résonnante peuvent modifier l'équilibre des charges dans une protéine. Dans un champ d'énergie harmonique, les récepteurs changeront de conformation. Par conséquent, les récepteurs membranaires répondent à la fois aux informations environnementales physiques et énergétiques.
La conformation « activée » d'un récepteur informe la cellule de l'existence d'un signal. Les changements dans la conformation des récepteurs assurent la « conscience » cellulaire. Dans sa conformation « activée », un récepteur récepteur de signal peut se lier soit à une protéine effectrice produisant une fonction spécifique, soit à une protéine processeur intermédiaire. Les protéines réceptrices retrouvent leur conformation « inactive » d'origine et se détachent des autres protéines lorsque le signal cesse.
La famille des protéines effectrices représente des dispositifs de « sortie ». Il existe trois types différents d'effecteurs, les protéines de transport, les enzymes et les protéines du cytosquelette. Les transporteurs, qui comprennent la vaste famille de canaux, servent à transporter des molécules et des informations d'un côté de la barrière membranaire à l'autre. Les enzymes sont responsables de la synthèse et de la dégradation métaboliques. Les protéines du cytosquelette régulent la forme et la motilité des cellules.
Les protéines effectrices possèdent généralement deux conformations : une configuration active dans laquelle la protéine exprime sa fonction ; et une conformation « au repos » dans laquelle la protéine est inactive. Par exemple, une protéine de canal dans sa conformation active possède un pore ouvert à travers lequel des ions ou des molécules spécifiques traversent la barrière membranaire. En revenant à une conformation inactive, le repliement des protéines resserre le canal conducteur et le flux d'ions ou de molécules cesse.
En rassemblant toutes les pièces, nous avons un aperçu de la façon dont le «cerveau» de la cellule traite l'information et suscite le comportement. Les innombrables signaux d'énergie moléculaire et radiante dans l'environnement d'une cellule créent une cacophonie virtuelle d'informations. D'une manière ressemblant à une transformée de Fourier biologique, les récepteurs de surface individuels (Fig. H) détectent l'environnement apparemment chaotique et filtrent des fréquences spécifiques en tant que signaux comportementaux. La réception d'un signal résonant (Fig. I, flèche) induit un changement de conformation dans la partie cytoplasmique du récepteur (Fig. I, pointe de flèche). Ce changement de conformation permet au récepteur de se complexer avec un effecteur spécifique IMP (Fig. J, dans ce cas un canal IMP). La liaison de la protéine réceptrice (Fig. K) provoque à son tour un changement de conformation de la protéine effectrice (Fig. L, le canal s'ouvre). Les récepteurs activés peuvent activer les voies enzymatiques, induire une réorganisation structurelle et la motilité ou activer le transport de signaux électriques pulsés et d'ions à travers la membrane.
Les protéines de processeur servent de dispositifs « multiplexes » en ce sens qu'elles peuvent augmenter la polyvalence du système de signal. De telles protéines interfacent des récepteurs avec des protéines effectrices (P sur la figure M). En « programmant » le couplage des protéines du processeur, une variété d'entrées peut être liée à une variété de sorties. Les protéines de processeur fournissent un large répertoire comportemental en utilisant un nombre limité d'IMP.
Les IMP effecteurs convertissent les signaux environnementaux médiés par les récepteurs en comportement biologique. La fonction de sortie de certaines protéines effectrices pourrait représenter toute l'étendue d'un comportement provoqué. Cependant, dans la plupart des cas, la sortie des IMP effecteurs sert en fait de "signal" secondaire qui pénètre dans la cellule et active le comportement d'autres voies de protéines cytoplasmiques. Les protéines effectrices activées servent également de facteurs de transcription, des signaux qui déclenchent l'expression des gènes.
Le comportement de la cellule est contrôlé par les actions combinées des récepteurs couplés et des IMP effecteurs. Les récepteurs fournissent une « conscience de l'environnement » et les protéines effectrices convertissent cette conscience en « sensation physique ». Par définition stricte, un complexe récepteur-effecteur représente une unité fondamentale de perception. Les unités de perception des protéines constituent le fondement de la conscience biologique. Les perceptions « contrôlent » le comportement des cellules, bien qu'en réalité, une cellule soit en réalité « contrôlée » par les croyances, car les perceptions peuvent ne pas être nécessairement exactes.
La membrane cellulaire est un processeur d'information organique. Il détecte l'environnement et convertit cette prise de conscience en « informations » qui peuvent influencer l'activité des voies protéiques et contrôler l'expression des gènes. Une description de la structure et de la fonction de la membrane se lit comme suit : (A) sur la base de l'organisation de ses molécules de phospholipides, la membrane est un cristal liquide ; B) le transport régulé de l'information à travers la barrière hydrophobe par les protéines effectrices IMP fait de la membrane un semi-conducteur ; et © la membrane est dotée d'IMP qui fonctionnent comme des portes (récepteurs) et des canaux. En tant que semi-conducteur à cristaux liquides avec grilles et canaux, la membrane est un transistor de traitement de l'information, une puce informatique organique.
Chaque complexe récepteur-effecteur représente un BIT biologique, une seule unité de perception. Bien que cette hypothèse ait été formellement présentée pour la première fois en 1986 (Lipton 1986, Planetary Assoc. for Clean Energy Newsletter 5:4), le concept a depuis été vérifié sur le plan technologique. Cornell et al. (Nature 1997, 387:580-584), ont lié une membrane à un substrat en feuille d'or. En contrôlant les électrolytes entre la membrane et la feuille, ils ont pu numériser l'ouverture et la fermeture des canaux activés par les récepteurs. La cellule et une puce sont des structures homologues.
La cellule est une « puce informatique » à base de carbone qui lit l'environnement. Son « clavier » est composé de récepteurs. Les informations environnementales sont saisies via ses « clés » protéiques. Les données sont traduites en comportement biologique par des protéines effectrices. Les IMP BIT servent de commutateurs qui régulent les fonctions cellulaires et l'expression des gènes. Le noyau représente un « disque dur » avec un logiciel codé par ADN. Les progrès récents de la biologie moléculaire soulignent la nature lecture/écriture de ce disque dur.
Fait intéressant, l'épaisseur de la membrane (environ 7.5 nm) est fixée par les dimensions de la bicouche phospholipidique. Les IMP membranaires ayant un diamètre d'environ 6 à 8 nm, ils ne peuvent former qu'une monocouche dans la membrane. Les unités IMP ne pouvant pas s'empiler les unes sur les autres, l'ajout de plus d'unités de perception est directement lié à une augmentation de la surface membranaire. Par cette compréhension, l'évolution, l'expansion de la conscience (c'est-à-dire l'ajout de plusieurs IMPs) seraient plus efficacement modélisées en utilisant la géométrie fractale. La nature fractale de la biologie peut être observée dans les réitérations structurelles et fonctionnelles observées parmi la hiérarchie de la cellule, les organismes multicellulaires (l'homme) et les communautés d'organismes multicellulaires (la société humaine).
Cette nouvelle perception des mécanismes de contrôle cellulaire nous libère des limites du déterminisme génétique. Plutôt que de se comporter comme des automates génétiques programmés, le comportement biologique est lié dynamiquement à l'environnement. Bien que cette approche réductionniste ait mis en évidence le mécanisme des protéines de perception individuelles, une compréhension du mécanisme de traitement met l'accent sur la nature holistique des organismes biologiques. L'expression de la cellule reflète la reconnaissance de tous les stimuli environnementaux perçus, à la fois physiques et énergétiques. Par conséquent, le « Cœur de la médecine énergétique » peut vraiment se trouver dans la magie de la membrane.