Biophysique 520 31510485 2008-07-12T03:54:36Z Gede 22826 /* Aspect expérimental */ La '''biophysique''' est une [[Interdisciplinarité|discipline à l'interface]] de la [[physique]] et la [[biologie]] où les outils d'observation des phénomènes physiques sont appliqués aux molécules d'intérêt biologique. Dans le domaine de l'[[environnement]], la biophysique représente les composants de l'environnement biologique et physique. Les sciences de la terre et de la nature fournissent les informations pour la caractérisation des l'habitats de l'environnement biophysique localisé. Plusieurs domaines de la biologie dans son sens le plus large ont bénéficié des avancées réalisées par la biophysique. Citons simplement la [[médecine]], la [[biologie cellulaire]] ou encore la [[biologie moléculaire]]. Une approche héritée de la physique y est utilisée pour: * réaliser des images internes d'organisme : [[Imagerie par résonance magnétique|IRM]], [[radiographie]] ou traiter des tumeurs cancéreuses : [[radiothérapie]] * mettre en évidence la structure d'éléments constitutifs du vivant : l'[[Acide désoxyribonucléique|ADN]] ou les [[protéine]]s * mesurer et manipuler de plus en plus précisément les éléments constitutifs du vivant. À titre d'exemple, il est possible d'utiliser des [[pince optique|pinces optiques]] pour déplacer des [[organite]]s ou bien dérouler la double hélice de l'ADN en mesurant la force appliquée. Ces quarante dernières années, la biophysique a subi une mutation qui a conduit à une approche de plus en plus moléculaire, c'est à dire [[Réductionnisme|réductionniste]], des phénomènes biologiques. == Bref historique == Les physiologistes, qui furent les premiers biophysiciens, démontrèrent plus tard que seules les lois de la physique sont nécessaires et suffisantes pour expliquer tout le vivant. Récemment, puisque plus personne n'invoquait la théorie du [[vitalisme]], cette discipline a muté et a pris pour but la caractérisation des molécules du vivant au moyen de techniques physiques et chimiques. == Aspect théorique == La [[physique]] entend expliquer les phénomènes biologiques par les mêmes lois qui s'appliquent au reste du monde. Elle est en cela l'héritière directe de la [[physiologie]] du début du {{XXe siècle}}. Comme pour beaucoup d'autres systèmes possédant un intérêt particulier ([[liquide]]s, [[physique des plasmas|plasmas]], [[Supraconductivité|supraconducteurs]]...), les biophysiciens cherchent à développer des théories adaptées aux phénomènes typiques du monde vivant. Dans bien des cas, de telles théories mettent en évidence certains points communs entre observations a priori très différentes, et ouvrent de nouvelles perspectives. Il se trouve que les organismes vivants font partie des systèmes physiques les plus complexes et les plus variés qui soient accessibles à notre observation. Pourtant il existe une unité remarquable au niveau cellulaire, déjà mise en évidence par les premières observations de [[Cellule (biologie)|cellule]]s au microscope (Schleiden 1838, Schwann 1839, Virchow 1855). La découverte progressive de l'unité des processus physiques intervenant dans toutes les cellules vivantes a été un moteur important pour le développement de la biophysique. Les physiciens cherchent en effet à expliquer l'essentiel des observations en proposant des théories synthétiques. Les succès les plus importants sont obtenus lorsque plusieurs observations dans des contextes différents, chez des [[Organisme vivant|organisme]]s différents, sont rattachées à une même explication physique. Articles spécialisés : * [[Biophysique des membranes]] **[[Biophysique des canaux ioniques]] **[[Transport membranaire]] **[[Canal ionique]] * Polymères biologiques * [[Biomécanique]] * [[Biomécanique des muscles]] * [[Moteur moléculaire]] * Vésicules * [[Biomimétique]] Domaines de la physique théorique particulièrement importants en biophysique : * [[Physique statistique hors d'équilibre]] * [[Dynamique des fluides]] * [[Rhéologie]] * [[Physique des polymères]] * [[Structure de la matière]] ** Physique de la [[matière molle]] * [[Spectroscopie]] et [[rayonnement]] * [[Électrostatique]], [[magnétisme]] == Aspect expérimental == Techniques d'observation développées essentiellement grâce aux progrès en physique :[[Image:GonioX.jpg|thumb]] * la [[Résonance magnétique nucléaire|RMN]], [[résonance magnétique nucléaire]], qui permet de résoudre la structure tridimensionnelle de petites molécules, * l'[[Imagerie par résonance magnétique|IRM]], [[imagerie par résonance magnétique]], * les [[rayons X]] utilisés en [[cristallographie]], qui permettent de résoudre la structure de molécules de toute taille, à la condition qu'elles forment des cristaux réguliers, ** utilisés en [[diffractométrie]] sur un [[diffractomètre]] ** composé d'un [[goniomètre]] et d'une caméra [[Charge-Coupled Device|CCD]] * la [[Résonance paramagnétique électronique|RPE]], ''résonance paramagnétique électronique'', * la [[Résonance plasmon de surface|SPR]], ''surface plasmon resonance'', * la [[spectrométrie de masse]], qui permet d'identifier des protéines, * l'[[électrophysiologie]], qui mesure l'activité électrique des cellules, * la [[biophotonique]] et la [[microscope à fluorescence|microscopie de fluorescence]], * la [[microcalorimétrie]], qui mesure les changements de chaleur au cours d'une réaction, par exemple la liaison de molécules d'eau à une protéine, * la microtensométrie, qui permet de mesurer les forces d'interaction au sein d'une bicouche lipidique, * la [[réaction en chaîne par polymérase]] (''polymerase chain reaction'' ou PCR), dont les applications dans le domaine de la manipulation de l'ADN sont innombrables. Tout ceci nécessite la manipulation et la purification de ces molécules en utilisant la [[chromatographie liquide]] à haute pression ou en anglais [[HPLC]], l'[[électrophorèse]], la [[cristallogénèse]], la [[cytométrie en flux]], le [[génie génétique]] et des techniques permettant d'obtenir en quantité suffisante des molécules identiques, telle que la [[réaction en chaîne par polymérase]]. Les appareillages ne sont pas encore capables de « voir » une molécule mais en « éclairant » un grand nombre de molécules identiques avec un rayonnement contrôlé, des rayons X aux ondes radio (RMN, RPE), il est possible d'en déduire leur structure commune par l'analyse du rayonnement réémis. À noter que l'électrophysiologie permet de suivre l'activité en temps réel d'une seule molécule grâce à la technique de patch clamp. Ceci nécessite la manipulation d'un très grand nombre de mesures. L'utilisation d'un modèle théorique fondamental à base de [[physique quantique]] et donc l'emploi de l'outil informatique est indispensable et souvent relié à l'internet. Le rayonnement réémis est aussi utilisé pour localiser ces [[molécule]]s dans l'espace ; c'est ce qui est utilisé en imagerie. Cela implique souvent le couplage de la molécule d'intérêt à un fluorophore [[biophotonique]]. Les exemples d'utilisation de ces techniques en médecine sont innombrables. On pourra retenir, par exemple, [[le génome décodé]], [[sida et protéine TAT]], [[résonance paramagnétique électronique|utilisation de la RPE]]. Une discipline utilise ces différents outils et techniques afin de les appliquer à la médecine : [[génomique structurale]]. == Voir aussi == {{Wikiversity|Département:Biophysique|Biophysique}} * [[Biochimie]] * [[James Watson]] * [[Biotechnologies]] * [[Système complexe]] == Liens externes == * {{en}} http://www.dnaftb.org/dnaftb/41/concept/ * {{en}} http://molvis.sdsc.edu/visres/ * {{fr}} http://biophysique.univ-lyon1.fr {{Portail physique}} == Bibliographie == * Marchandise X. et al. (2006), ''Biophysique'', Omniscience, collection "Les manuels de référence", http://www.omniscience.fr/collections/Collection-PCEM-1/Biophysique-3.html : l'ouvrage de référence, coordonné par le Collège des enseignants de la discipline. [[Catégorie:Biophysique| ]] [[af:Biofisika]] [[ar:فيزياء حيوية]] [[ast:Biofísica]] [[bg:Биофизика]] [[bs:Biofizika]] [[ca:Biofísica]] [[cs:Biofyzika]] [[de:Biophysik]] [[el:Βιοφυσική]] [[en:Biophysics]] [[eo:Biofiziko]] [[es:Biofísica]] [[et:Biofüüsika]] [[fa:زیست‌فیزیک]] [[fi:Biofysiikka]] [[gl:Biofísica]] [[he:ביופיזיקה]] [[hu:Biofizika]] [[id:Biofisika]] [[it:Biofisica]] [[ja:生物物理学]] [[ko:생물리학]] [[lt:Biofizika]] [[nl:Biofysica]] [[oc:Biofisica]] [[pl:Biofizyka]] [[pt:Biofísica]] [[ro:Biofizică]] [[ru:Биофизика]] [[simple:Biophysics]] [[sk:Biofyzika]] [[sl:Biofizika]] [[sr:Биофизика]] [[sv:Biofysik]] [[tr:Biyofizik]] [[uk:Біофізика]] [[vi:Lý sinh học]] [[zh:生物物理学]]