Des scientifiques ont proposé un modèle théorique expliquant comment les cellules vivantes pourraient produire leurs propres signaux électriques grâce à de minuscules mouvements de leurs membranes. Ce mécanisme, propulsé par des processus moléculaires actifs, pourrait imiter l'activité neuronale et influencer le transport d'ions. Ces découvertes pourraient inspirer des matériaux bio-inspirés et approfondir la compréhension des fonctions cellulaires.
Des chercheurs dirigés par Pradeep Sharma ont développé un cadre mathématique suggérant que les mouvements microscopiques constants de la membrane cellulaire génèrent des effets électriques. La membrane cellulaire, une barrière mince et flexible entourant chaque cellule vivante, se remodèle dynamiquement alors que les protéines à l'intérieur de la cellule changent de forme, interagissent avec des molécules et effectuent des réactions comme l'hydrolyse de l'ATP pour libérer de l'énergie. Ces activités font plier, frémir et fluctuer la membrane, déclenchant la flexoélectricité — un phénomène où la déformation du matériau produit une tension.
Le modèle prédit que ces mouvements créent des différences électriques à travers la membrane, atteignant jusqu'à 90 millivolts — des niveaux comparables à ceux des neurones en décharge. Les variations de tension se produisent en millisecondes, s'alignant sur le timing et la forme des potentiels d'action neuronaux. Cela implique que de tels principes physiques pourraient contribuer à la communication des cellules nerveuses.
De plus, le cadre indique que ces tensions pourraient entraîner le mouvement des ions contre les gradients électrochimiques naturels. Les ions, atomes chargés essentiels pour la signalisation et l'équilibre cellulaire, pourraient être transportés activement en fonction de l'élasticité de la membrane et de sa réponse aux champs électriques. La direction et la charge du flux ionique dépendent de ces propriétés.
En étendant l'idée, les chercheurs suggèrent d'appliquer le modèle aux tissus, où une activité membranaire coordonnée pourrait produire des motifs électriques plus importants. Ce mécanisme fournit une base physique pour la perception sensorielle, le déclenchement neuronal et la récolte d'énergie interne dans les cellules. Il offre également un potentiel pour relier les neurosciences à la conception de matériaux bio-inspirés et électriquement réactifs mimant les tissus vivants.
L'étude paraît dans PNAS Nexus, volume 4, numéro 12, publié en décembre 2025.
