L'interaction des champs électromagnétiques faibles avec les cellules : Un mystère de la biophysique
Depuis leur découverte, la bioélectricité, le biomagnétisme et le bioélectromagnétisme ont été entourés d'un halo de mystère et de charlatanisme.
Cet article, basé sur le travail de Roland Glaser "Current concepts of the interaction of weak electromagnetic fields with cells", met en lumière les connaissances scientifiques derrière l'interaction des champs électromagnétiques faibles avec les cellules et dissipe quelques mythes.
Un aperçu historique:
Très tôt, la science s'est intéressée aux effets du magnétisme et de l'électricité sur le corps humain. Alors que la "cure magnétique" de Franz Anton Mesmer au 18ème siècle était encore fortement imprégnée de mysticisme, la recherche de Luigi Galvani sur "l'électricité animale" a posé les bases de l'électrophysiologie moderne. Malgré d'énormes progrès en physique, électrochimie et électrophysiologie, le domaine du bioélectromagnétisme est longtemps resté vulnérable au charlatanisme.
Des phénomènes fondés sur la science :
Aujourd'hui, certains phénomènes dans le domaine de la bioélectromagnétisme sont scientifiquement reconnus:
- Excitabilité électrique des cellules (électrophysiologie)
- Électro-réception chez les poissons et autres animaux
- Magnétoréception chez les bactéries et les oiseaux
- Mouvement passif des cellules dans des champs artificiels (électrophorèse, diélectrophorèse, électrorotation)
- Percée électrique des membranes par de courtes impulsions électriques (perforation cellulaire, fusion cellulaire).
Les champs électromagnétiques faibles en point de mire :
L'accent est mis aujourd'hui sur les effets des champs électromagnétiques faibles - des champs dont les énergies sont proches du bruit thermique (kT). Ces champs sont souvent utilisés dans la thérapie, alors qu'en même temps, le débat sur l'électrosmog est controversé.
Comment les champs électromagnétiques agissent-ils sur les cellules ?
La question centrale est la suivante : comment les champs électromagnétiques peuvent-ils influencer les processus cellulaires ? De nombreuses expériences prouvent que de tels effets existent, qu'ils se produisent souvent à des fréquences et des intensités spécifiques et qu'ils sont souvent liés au transport de Ca²⁺. Les champs électromagnétiques pulsés ou modulés (PEMF) semblent être particulièrement efficaces lorsqu'ils sont modulés à de basses fréquences (16-60 Hz).
Le rôle de la membrane cellulaire :
La membrane cellulaire joue un rôle crucial dans l'interaction avec les champs électromagnétiques. Elle agit comme une barrière de diffusion pour les ions et comme une matrice pour les protéines fonctionnelles. D'un point de vue électrique, elle se comporte comme un condensateur. Les champs externes se superposent au puissant champ membranaire existant in-vivo. Il est important de noter que dans les systèmes électrochimiques, des champs électriques peuvent exister sans qu'un courant d'ions ne circule.
Mécanismes biophysiques possibles:
il existe différentes hypothèses concernant les mécanismes d'action primaires des champs électromagnétiques sur les structures cellulaires :
- Influence sur les transitions de phase des domaines lipidiques membranaires
- Influence directe sur la fonction des protéines membranaires (processus de transport, activités enzymatiques).
- Influence sur l'organisation latérale de la membrane et induction de courants ioniques latéraux
- Influence sur les charges de surface et les doubles couches électriques
ces hypothèses sont basées sur des phénomènes tels que la coopérativité, les effets de résonance et le déclenchement de transitions entre des états multistationnaires.
Optimisation des bandes de fréquences:
les fréquences utilisées pour les traitements médicaux sont souvent conditionnées par la technique et ne sont pas nécessairement optimales pour l'interaction biophysique. Les modèles prévoient des fréquences de résonance pour les protéines de transport entre 10³ et 10⁶ Hz. Pour les applications thérapeutiques, il est donc recommandé de se déplacer vers les bandes de fréquences ULF, VLF, LF et MF.
Effets biologiques secondaires:
les effets biologiques des champs électromagnétiques résultent de processus d'amplification. Le champ peut par exemple influencer une protéine de transport, ce qui entraîne une modification du flux d'ions et, par la suite, des changements dans les concentrations d'ions cellulaires. Le calcium, en tant que messager secondaire, peut alors déclencher des cascades biochimiques.
Conclusion :
Il existe des preuves convaincantes de l'effet des champs électromagnétiques sur les systèmes biologiques, même à des énergies de l'ordre du bruit thermique. Cependant, les mécanismes biophysiques exacts ne sont pas encore totalement élucidés. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer les fréquences optimales et les méthodes d'application à des fins thérapeutiques.