04. Notre mémoire plastique
La plasticité est d'abord une vision philosophique de la Vie.
Les protéines sont plus ou moins plastiques, plus ou moins « intrinsèquement désordonnées »
La présence de protéines «intrinsèquement désordonnées » a été observée dans le système neuronal.
Cette plasticité permet aux protéines d’être ferroélectriques.
C’est la plasticité des protéines de mémoire qui confère sa plasticité à la synapse.
Pour définir la plasticité, Catherine Malabou passe par un aphorisme aux accents sartriens :
« Le changement vient avant l’être »
Il fallait qu’un être vivant soit plastique pour s’adapter, pour changer, pour évoluer.
En convoquant Hegel, la philosophe précise, en substance :
La subjectivité humaine n’est pas une instance « fixe et solide », affirme Hegel, mais une instance « plastique ». C’est le plastique [la plasticité] qui permet au sujet de s’ouvrir à son propre avenir.
Conclusion : encore une fois la philosophie "vient avant" les sciences
Pas de Vie sans changement
et pas de changement sans plasticité.
Les atomes et les fonctions latérales constitutifs des protéines bénéficient d’une certaine mobilité
Cette mobilité n’est pas complète, les atomes d’une protéine ne sont pas libres (voir structure des protéines), ils opposent une résistance au changement
Soumise à la force des mains du potier, l’argile se déforme ; soumise à une force extérieure une protéine se déforme.
Selon la nature de la protéine, cette déformation peut être élastique, comme la joue, et/ou devenir permanente comme une pelote de laine qui a été malaxée.
La force extérieure peut aussi être un champ électrique.
Certaines protéines sont
- moins plastiques, comme les protéines de structure (par exemple : l’élastine, le collagène de la joue), d’autres sont
- très plastiques, comme les protéines « de signalisation » (par exemple : les récepteurs membranaires)
ou comme la catalyse enzymatique ; et certainement, comme on peut s'y attendre, les protéines de mémoire
En restant plastiques, les protéines gardent une « agilité » qui leur permet d’avoir ces activités biologiques, Les protéines les plus plastiques sont (officiellement) qualifiées de :
« intrinsèquement désordonnées » ou
« intrinsèquement non structurées »…
À la température de la vie, les protéines se déforment spontanément avec une certaines probabilité (phénomène probabiliste) qui est fonction de la température et de l’environnement de la protéine.
Pour éviter toute confusion de langage avec les autres sens de "plastique" (par exemple : arts plastiques, bouteilles en plastique), j'aurais pu utiliser
« intrinsèquement désordonnées » ou
« intrinsèquement non structurées »…
… mais j’ai préféré garder un « plastique » plus parlant, et pour commencer à me rapprocher de la plasticité des synapses.
Dans son article : Le désordre intrinsèque des protéines, Richard Kriwacki signale que des « protéines non structurées apparaissent dans les axones des neurones ». L'auteur attribue à ces protéines plastiques des fonctions de protection de l’axone « en empêchant les enzymes de destruction d'approcher. »
Et si ces protéines intrinsèquement désordonnées étaient des protéines de mémoire ?
Comme pour les autres matériaux ferroélectriques, pour qu’une protéine ait des propriétés ferroélectriques, il faut que ses charges électriques puissent changer de position dans l’espace (sous l'effet d'un champ électrique extérieur, une contrainte mécanique, un changement de température)
Pour les protéines cette modification est la conséquence de leurs plasticités.
Le champ électrique généré par les charges d’une protéine n’est donc ni fixe ni rigide, il est plastique.
La plasticité des protéines permet au champ électrique d’être modifié …
... et aux protéines d'être ferroélectriques
Soumise à un champ électrique extérieur, les charges électriques d'une protéine subissent une modification spatiale, qui correspond à un changement de conformation.de la protéine, qui lui-même confère un changement de sa polarisation (de son vecteur de champ électrique, de son dipôle électrostatique, etc. voir § hystérésis)
L’enregistrement de l’amplitude de cette déformation donne une « courbe en papillon » dont Jiangyu Li nous donne des exemples pour l’élastine (à différentes températures). Voir Notre mémoire ferroélectrique.
On remarque
- la très grande amplitude de déformation et l'asymétrie de ces déformations à 27°C (300°K) - courbe noire
- qui devient très différente, et de moindre amplitude, à 50°C (323°K) - courbe rouge.
- quelle serait la courbe à la température du corps humain, 37°C (310°K) ?
Quelle est l’amplitude des déformations des protéines de mémoire à la température du corps? en éveil ? et pendant le sommeil sachant que pendant cette période la température du cerveau décroît ?
Pour un (bio)physicien, la plasticité est une propriété mécanique particulière des matériaux, comme elle est exposée dans le polycopié de Jean-Claude Charmet : Mécanique du solide et des matériaux
Un matériau plastique est l’argile du potier, le beurre du pâtissier, le chewing-gum mâché par l’adolescent … ou les protéines.
Pour un neurobiologiste la plasticité est appliquée à une synapse la plasticité et devient la faculté de cette synapse d’être modifiée ; cette modification permet un apprentissage, une mise en mémoire des souvenirs.
La plasticité est ici une faculté physiologique conférant la mémoire.
En attribuant la mémoire au champ électrique de protéines ferroélectrique, les protéines de mémoire permettent de rapprocher les deux plasticités. La plasticité des protéines permet une modification de leur champ (ferro)électrique par un champ électrique généré par un signal neuronal, cette modification permet une mise en mémoire des souvenirs, un apprentissage,
Pour un neurobiologiste la plasticité est appliquée à une synapse la plasticité et devient la faculté de cette synapse d’être modifiée ; cette modification permet un apprentissage, une mise en mémoire des souvenirs.
La plasticité est ici une faculté physiologique conférant la mémoire.
En attribuant la mémoire au champ électrique de protéines ferroélectrique, les protéines de mémoire permettent de rapprocher les deux plasticités. La plasticité des protéines permet une modification de leur champ (ferro)électrique par un champ électrique généré par un signal neuronal, cette modification permet une mise en mémoire des souvenirs, c'est à dire un apprentissage,
On peut s’interroger sur le cycle (voir cycle d'hystérésis) décrit par la polarisation in vivo des protéines de mémoire,
dans le « pied » synaptique des astrocytes, quand les valeurs du potentiel d’action des neurones varient entre
– 60 mV et + 40 mV...
... alors que les champs électriques utilisés pour l'élastine est comprise entre -75 volts et + 75 volts, c'est à dire mille fois plus élevés ?
In vivo, la protéine de mémoire garde-t-elle la conformation acquise sous potentiel « au repos » Dr, c'est-à-dire à - 60 mV ? ou, en cas d’inactivité neuronale prolongée, revient-elle lentement à la conformation qu’elle avait au moment de sa synthèse (conformation dite « native ») ?
Si oui, quel est le temps nécessaire à cette néo-conformation ? D’après des résultats de Jiangyu Li on peut penser que ce temps est de quelques secondes.
Les protéines de mémoire ne sont évidemment pas les seules protéines à être impliquées dans le grand mécanisme de la mémoire.
La « sensibilité » de l’une d’elle, le récepteur NMDA, est fortement liée à la plasticité synaptique.
Voir Annexe aux articles 02 et 03. Protéines et la plasticité des synapses de Notre Mémoire
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Les protéines ont des propriétés ferroélectriques
Des travaux sur la ferroélectricité de l’élastine, une protéine de structure, permet de donner un exemple de ces propriétés, y compris la piézoélectricité et la pyroélectricité
Vers
La sélection des protéines de mémoire à enregistrer se feraient sous l’action du champ électrique associé au potentiel d’action neuronal.
La sélection plastique porterait sur un ensemble de tores protéiques de mémoire ayant statistiquement le même champ électrique (polarisation permanente).
L’ensemble de la population des toroïdes sélectionnés pourrait se comparer à un orchestre.