L’eau affecte le caractère collant de l’hyaluronane


L'eau affecte le caractère collant de l'hyaluronane

Crédit photo: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

L’acide hyaluronique, également connu sous le nom de hyaluronane, est un polysaccharide qui aide à déterminer la viscosité des fluides corporels. Selon une nouvelle étude menée par des scientifiques de l’EPFL, elle affecte également le comportement de bien plus de molécules d’eau qu’on ne le pensait auparavant. Vos résultats – juste publiés dans Progrès de la science– Ouvrir de nouvelles voies de recherche sur le rôle de l’eau dans le corps humain.

Alors que l’eau est connue depuis longtemps comme un élément vital des systèmes biologiques, les scientifiques n’ont commencé que récemment à découvrir les façons complexes dont elle alimente la structuration de composés biologiques tels que les protéines, les membranes, l’ADN et les sucres. C’est également le cas de l’hyaluronane, un polysaccharide présent à proximité des cellules et dans les parties de notre corps où la lubrification et la viscosité sont importantes, comme dans nos articulations. L’hyaluronane est un facteur clé dans la texture des fluides aqueux dans ces zones. En utilisant une nouvelle méthode développée dans leur laboratoire, les scientifiques de la LBP ont découvert que l’hyaluronane affecte l’ de beaucoup plus de molécules d’eau qu’on ne le pensait auparavant. Votre recherche apparaît dans Progrès de la sciencemarque une percée dans la perception des scientifiques du rôle de l’eau en biologie.

Une nouvelle façon de comprendre l’hydratation

Les scientifiques de la LBP ont étudié au niveau nano pour mieux comprendre comment l’hyaluronane interagit avec l’eau. Les molécules d’hyaluronane contiennent de nombreux anions ou ions chargés négativement, tandis que les molécules d’eau (H2O) sont neutres mais chargées positivement à une extrémité et chargées négativement à l’autre. Cette distribution de charge aligne les molécules d’eau lorsqu’elles «voient» la charge négative de l’hyaluronane. Auparavant, on supposait que les charges affectent l’eau sur une distance de 3 molécules d’eau, seule cette interaction étant impliquée. Cependant, avec leur nouvelle méthode, les scientifiques de la LBP ont découvert que l’influence s’étend en fait jusqu’à 1 600 molécules d’eau. Ils ont également découvert un deuxième mécanisme qui aligne l’eau, à savoir que le champ électrostatique des anions change légèrement lorsque les molécules d’eau se lient. Ce mécanisme joue également un rôle dans les solutions d’acide hyaluronique. Cette découverte révolutionnaire pourrait remettre en question les façons conventionnelles de penser l’eau et son interaction avec des molécules complexes. L’hyaluronane est connue pour ses propriétés d’augmentation de la viscosité, qui ont toujours été considérées comme provenant uniquement d’interactions entre les molécules d’hyaluronane. Cependant, ces travaux montrent que l’eau et son influence jouent également un rôle important.

Tester l’orientation des molécules d’eau

L’hyaluronane oriente les molécules d’eau en améliorant les corrélations eau-eau. Il agit comme une «chaîne flexible entourée de larges coquilles d’eau corrélées à l’orientation qui fluctuent en fonction des mouvements de la molécule d’hyaluronane», explique Sylvie Roke, responsable du LBP. Votre équipe de scientifiques a mesuré les corrélations spatiales à l’aide d’échelles de longueur nanoscopiques.

Leur méthode diffère des techniques standard telles que la diffusion de la , qui mesure les variations de l’hyaluronane au lieu des molécules d’eau. De plus, les techniques existantes ne sont pas suffisamment sensibles pour travailler à de très faibles concentrations. La méthode LBP, connue sous le nom de diffusion élastique du second harmonique dans la gamme femtoseconde, offre une sensibilité 1000 fois plus grande et permet de mesurer les minuscules corrélations structurelles qui résultent des changements dans la structure de l’eau. L’éclairage d’une solution avec une impulsion laser femtoseconde dans le proche infrarouge produit des photons qui ont deux fois l’énergie des photons incidents. De tels photons du second harmonique ne peuvent être générés qu’à partir de régions du liquide qui ont une symétrie brisée par rapport à la structure isotrope du liquide pur en vrac. Ils rapportent donc de manière très sensible les différences structurelles. Contrairement à cela, avec les méthodes de diffusion de la lumière régulières, les mêmes photons de couleur sont émis par chaque molécule, de sorte que les différences structurelles ne peuvent être reconnues que par une mesure différentielle. Cela conduit à une sensibilité 1000 fois plus élevée et – dans ce cas – à une sensibilité à l’eau.

Roke explique: «La capacité d’observer comment les structures de l’eau changent en réponse à des molécules telles que l’hyaluronane ouvre un tout nouveau champ de recherche. Notre méthode pourrait être utilisée en combinaison avec d’autres approches optiques non linéaires pour mieux étudier la complexité des systèmes aqueux qui nous commençons à peine à découvrir.  »


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Plus d’information:
J. Dedic et coll. Hyaluronan arrange les molécules d’eau dans ses coupes d’hydratation expansées à l’ nanométrique. Progrès de la science (2021). DOI: 10.1126 / sciadv.abf2558

Fourni par l’Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Citation: L’eau affecte la viscosité de l’hyaluronane (2021, 4 mars), consulté le 5 mars 2021 sur https://phys.org/news/2021-03-stickiness-hyaluronan.html

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