La " bio-électricité ", une voie prometteuse pour soigner le cancer (et comprendre les phénomènes du vivant)

, par  DMigneau , popularité : 0%

La " bio-électricité ", une voie prometteuse pour soigner le cancer (et comprendre les phénomènes du vivant)

Si le magnétisme est controversé et pauvre en résultats face au cancer, les « champs électriques » pourraient s’avérer bien plus prometteurs. Quelques laboratoires explorent cette voie. Il est utile alors de commencer cette enquête en explicitant le principe du champ, en « physique » mais aussi tel qu’il peut être transposé en « systémique ».

§ 1.

En une formule saisissante, le physicien Leonard Susskind résume ce qu’est « un champ », concept et réalité physique étendue dont le principe est simple.

Un « champ » est produit par une ou des sources.

Les « sources » indiquent au « champ » comment il doit varier et en retour, le « champ » dit « aux sources » comment elles doivent bouger.

C’est simple.

Un corps chargé génère « un champ » dont l’intensité calculée pour un point de l’espace dépend de la quantité de charge électrique et de l’éloignement de la source.

Si une charge électrique est présente au niveau du point, elle aura tendance à se rapprocher du corps si elle est de charge " opposée " ou de s’éloigner si elle est de même charge.

« L’électricité statique » est connue depuis l’Antiquité. Le calcul de cette force a été établi par le physicien français Coulomb quelques années avant la Révolution de 1789.

Si la physique du « champ » est une théorie de la matière, elle permet aussi de construire un paradigme universel permettant de dépasser les impasses du paradigme de l’auto-organisation. Ce nouveau paradigme permet d’établir des « ponts » entre domaines de la science ; il explique les phénomènes du vivant et les sociétés humaines.

L’idée est de considérer « les sources », « cibles », « champs » et « codes » (Dugué, 2019).

§ 2.

Un champ électrique influence « les sources » et les fait bouger.

Ce phénomène concerne les corps matériels mais qu’en est-il des « systèmes vivants » ?

Les champs électriques pulsés ont des effets biologiques connus depuis longtemps.

Ils sont, par exemple, bactéricides.

Ils sont aussi utilisés dans les techniques agricoles pour améliorer les procédés dans « l’agro-industrie ». Les mécanismes impliqués sont connus et sont étudiés par les chercheurs et universitaires.

Qu’en est-il alors des organismes vivants que sont les animaux et les hommes ?

Comment un champ électrique pourrait-il non pas faire bouger les cellules et les organes mais les influencer ?

Est-ce parce qu’un grand nombre de molécules du vivant sont " chargées ", y compris l’eau dont la molécule se dissocie en permanence, générant un ion « positif », le proton H+ et un autre négatif, l’hydroxyde OH - ?

Les molécules " chargées " ne se comptent plus tellement elles sont nombreuses, notamment celles qui ont une fonction acide. Dès qu’il y a du O et du H, on peut obtenir une forme ionisée et c’est ce qui rend solubles ces molécules alors que dans la cellule, ces mêmes molécules peuvent communiquer avec la molécule d’eau.

On connaît aussi les ions alcalins servant de « transmetteurs transmembranaires » grâce aux canaux ioniques spécifiques pour le potassium, le calcium ou le sodium, ces trois métaux transitant sous forme de « cations ».

Le calcium est d’ailleurs singulier car il se propage dans le cytoplasme sous forme d’onde. Les protéines cytoplasmiques décodent alors le signal " calcium " et s’activent ou alors s’inactivent.

Le fer existe - lui aussi - sous forme " ionique " et joue un rôle important, notamment pour véhiculer l’oxygène ou régler des processus enzymatiques au niveau de l’ADN.

Si tant de molécules sont " ionisées ", ce n’est pas pour autant qu’elle sont toutes influencées par un champ électrique dont l’effet est proportionnel à la charge. Il est question de " charges élémentaires " et donc d’un effet minuscule.

De plus, la charge globale est nulle.

A tout cation est associé un anion.

Au final, il reste de minuscules " dipôles " dont l’agencement dans le « champ moléculaire » repose sur des forces « intermoléculaires » bien plus fortes que celles générées par un champ électrique ; liaisons chimiques, interactions hydrophobes, force de van der Waals

Si une influence est possible, c’est au niveau des structures mésoscopiques (échelle de la cellule = mille fois l’atome) capables de produire des différences de potentiel.

Ces structures sont connues ; ce sont principalement les membranes cellulaires dans lesquelles les canaux ioniques font passer un nombre conséquent d’ions si bien qu’elles produisent une légère « différence de potentiel », comme entre deux plaques séparée par un isolant dans les condensateurs.

Quelques types cellulaires utilisent le « potentiel transmembranaire » pour transmettre des signaux. Ce sont les cellules " excitables ", myocytes ainsi que neurones qui communiquent avec une « vague électrique » se propageant, le « potentiel d’action ».

L’intensité du phénomène est faible - quelque 100 mVn - et sa durée encore plus, chiffrée en millisecondes.

Certes, mais comment envisager un effet des champs sur le développement du cancer ?

Pour le faire, il est nécessaire de franchir quelques étapes théoriques qui vont être présentées sommairement.

§ 3.

Il est fréquent que des découvertes résultent de démarches analogiques. C’est en réfléchissant à la sélection pratiquée par les éleveurs que Darwin a imaginé un « milieu naturel » servant de " sélectionneur " pour les espèces.

Le cancer est interprété comme une maladie dégénérative due à une prolifération intempestive de cellules qui ne respectent plus le code morphogénétique permettant aux cellules de se répliquer en « phénotype » conforme et d’occuper la « bonne place » dans les tissus.

La médecine conventionnelle utilise la stratégie offensive.

Les cellules qui n’obéissent plus aux codes doivent être détruites par tous les moyens possibles, y compris en activant les défenses immunitaires.

Or, n’y aurait-il pas une autre piste à explorer en apprenant aux cellules à respecter les « bonnes manières » ?

Oui mais comment trouver les moyens de transmettre ces " bonnes manières " ?

En étudiant le développement et la régénération des organismes, suggère Michael Levin, directeur du " Levin lab " installé dans l’université Tufts à Boston.

Les chercheurs regroupés autour de Levin étudient depuis plus d’une décennie les mécanismes de la croissance et l’influence des champs électriques.

Premier constat, un embryon déformé ou coupé à un stade précoce est capable de produire un organisme parfaitement normal.

Second constat, des espèces comme le planaire ou la salamandre sont capable de régénérer certaines parties de leur corps après amputation.

Troisième constat, les champs électriques peuvent altérer le développement d’un organisme et influer sur la « morphogenèse ».

Ces faits sont connus depuis longtemps, au moins depuis 1950 ; des centaines de résultats ont été publiés depuis. La formidable avancée de la biologie moléculaire après Watson, Crick et Monod a dominé la scène des idées scientifiques, si bien que les investigations sur la bio-électricité sont restées confidentielles mais n’ont jamais été abandonnées.

Ce domaine scientifique a retrouvé un regain d’intérêt, comme en témoignent les recherches de Levin consignées dans quelques dizaines de " papiers " publiés dans les revues spécialisées.

Levin explicite le ressort de ses hypothèses avec autre analogie.

Si les processus électriques sont employés par les neurones pour transmettre les instructions nerveuses, alors pourquoi ne seraient-ils pas aussi utilisés par les cellules lors du développement de l’organisme, en gouvernant notamment les formes, les « phénotypes » et les agencements spatiaux conduisant à la génération des tissus et des organes ?

Transmettre un signal pour agir ou pour la croissance de l’organisme reposerait sur des mêmes principes bioélectriques. Mais sur des codes différents. Après tout, le langage humain avec ses quelques 20 à 30 lettres ne sert-il pas à coder les deux livres les plus diffusés sur la planète, « la Bible » et le catalogue " Ikea " ?

Dans le même ordre d’idée, si la « bio-électricité » code et décode dans le cervelet la séquence des gestes exécutés par un joueur de tennis, pourquoi ne coderait-elle à l’échelle du corps la séquence des différenciations phénotypiques et la disposition de chaque cellule lors de la croissance d’un organisme ?

§ 4.

La « bio-électricité » pourrait devenir une grande aventure scientifique au XXIe siècle, comme l’a été « la génétique » avec la découverte de l’ADN et du « code universel » associant trois nucléotides à un acide aminé.

Un changement de paradigme est nécessaire.

Il consiste à développer une approche systémique pour dépasser les impasses des modèles " réductionnistes ". Les nouvelles conceptions ne sont qu’au stade du commencement (Levin, and Martyniuk, 2018). Toutes les théories ont eu pour origine un questionnement initié par des observations. Les phénomènes « bio-électriques » concernent le développement d’un organisme avec une question centrale : comment une cellule placée en un point A « sait-elle » qu’elle devra se différencier en cellule « oculaire » ou « musculaire », ou « hépatique » ?

Tous les organes sont composés de tissus très complexes où chacune des cellules occupe sa place, exerce une fonctionnalité en exprimant un « phénotype » parmi les quelques deux cents types cellulaires répertoriés.

« L’ontogenèse » est loin d’être élucidée.

Deux options se sont dégagées. (i)

La conception " algorithmique ", maintenant datée, conçoit le développement à partir d’une séquence d’instructions codées dans l’ADN. (ii)

La conception " systémique " repose sur les interactions entre cellules constituant un « champ » autonome et indépendant, capable de s’auto-organiser. L’ADN contient, certes, des informations pour fabriquer les cellules mais le développement de chaque cellule repose sur un champ global qui est alors interprété par l’ADN du « noyau » en utilisant les codes épigénétiques.

Néanmoins, ces codes ne sont pas suffisants et d’autres " codages " doivent être découverts.

La question centrale interroge la transition entre un ordre " mésoscopique ", fait de mécanismes moléculaires, génétiques, épigénétiques, protéiques, localisés principalement dans le noyau et un ordre " macroscopique ", fait de tissus, organes et formant « un organisme ».

Comment une cellule « oculaire » produit-elle la fonctionnalité nécessaire à la vision ?

Comment un myocyte produit-il une force musculaire, comment un hépatocyte fonctionne-t-il comme " une usine chimique " ?

Toutes ces fonctionnalités ne sont pas codées par l’ADN mais par un « champ périphérique » de macro-molécules : le protéome.

La vision « systémique » repose sur l’hypothèse d’un ensemble de codes, valables à l’échelle de l’organisme, transmis de cellules en cellules et responsable de la physiologie ainsi que de la morphogenèse.

L’organisme devient alors un « champ » global et autonome avec des « sources » capables de créer des codes pour communiquer, les transmettre de cellule en cellule, en utilisant des signaux physiques et chimiques qui, réceptionnés par les « épigénomes » et les génomes du noyau, seront décodé en instructions génétiques pour exprimer un « phénotype ».

Autrement dit, si les cellules sont produites par l’ADN, elles forment un organisme en produisant une sorte de langage commun aux milliards de cellules et pouvant être décodé par chaque cellule, notamment lors du développement.

Le codage « bio-électrique » est l’un de ces langages et chaque cellule obéit aux instructions de ce code. Si bien qu’il existe une régulation " top-down " comme l’a suggéré Levin.

Finalement, le développement de l’organisme est calqué sur le modèle physique « des sources » et du « champ », ou sur le modèle sociologique de l’individu et de la société.

L’individu est produit par des cellules germinales se développant dans le ventre des mères mais une fois né, ces individus n’obéissent plus au « déterminisme biologique » mais aux codes du langage inventé par les interactions entre cerveaux capable de parler, envoyer des signaux et les décoder.

Le langage n’est pas codé par l’ADN, pas plus qu’il est codé par les neurones.

Un mot ne se résume pas à des signaux électriques !

L’énigme du développement animal impose de considérer l’existence des « codes morphogénétiques » ; ces codes se conçoivent comme des expressions émergentes (sélectionnés selon le principe du " darwinisme sémantique ", Dugué, 2017b) ; les uns sont de nature chimique et les autres de nature physique, électrique.

L’étude des champs électrostatiques a montré une influence sur la morphogenèse ce qui confirme l’hypothèse explicitée par Levin sur les codes « bio-électriques ».

( cellules ) ↔ ( (noyau) ) ↔ ( (noyau) ) ↔ ( (noyau) ) ↔ ( (noyau) )

Morphèmes ↔↔↔↔↔↔↔↔↔↔↔↔↔↔ Morphèmes

→ Production " neuro-électrique " de la pensée et des images mentales

→ Production " bioélectrique " de la morphologie et des morphèmes

Les cellules sont produites en puissant la « source d’information » dans l’ADN et « l’épigénome » qui constitue par sa structure en réseau un « système cognitif » de décodage opérant sur les signaux envoyés par les protéomes et le champ des communications transmembranaires.

Les processus électriques produisant « la pensée » et les « images mentales » sont aussi utilisés pour produire les morphèmes, comme si les tissus fonctionnaient à l’image des synapses mais sans les fibres nerveuses.

§ 5.

Pour résumer, le cancer repose sur un désordre dans la circulation des informations et l’interprétation locale des signaux " morphiques " par les réseaux " épigénétiques " situés dans les noyaux et qui servent d’intermédiaires pour déclencher la « division cellulaire ».

Ce qui fait deux niveaux de dysfonctionnement, au niveau des « potentiels transmembranaires », canaux ioniques, au niveau des « décodages épigénétiques ».

Si un champ électrique peut influer sur la morphogenèse en transmettant des « morphèmes », il est légitime de penser qu’un champ électrique puisse influencer le développement du cancer en convenant que le cancer est une altération des morphèmes assortie d’une morphogenèse " sauvage " et d’une prolifération parfois généralisée avec les métastases.

Un champ électrique est capable de pénétrer dans tout l’organisme et d’indiquer aux cellules quelle est leur place légitime du point de vue « morphique ». Il s’agit donc de restaurer « l’ordre morphogénétique » ou du moins, de stopper le désordre morphogénétique.

Il ne fait aucun doute que la stratégie à employer combine des dispositifs expérimentaux et des avancées théoriques.

D’une part étudier intensivement les effets « bio-électrique » sur les cellules, les tissus, les embryons, les animaux, en testant des champs d’intensité variable - constant ou pulsés - en sélectionnant les fréquences.

D’autre part, comme la stratégie expérimentale se joue " à l’aveugle ", il est indispensable de créer les concepts et modèles expliquant ces phénomènes. Selon Levin, l’avancement de la question sur le plan théorique est largement insuffisant et suppose le développement d’une nouvelle approche scientifique.

J’émettrai néanmoins " une réserve " sur une l’utilisation des calculs informatiques comme moyen pour modéliser et simuler les systèmes vivants (Moore, 2017, Pietak, 2018).

Avant de faire des calculs, il faut élucider les processus physiques liés aux « émergences » et aux « champs ».

L’intérêt de chercher dans cette voie est incontestable et j’espère avoir convaincu sans être allé jusqu’au terme des hypothèses envisageables.

De rares équipes en France étudient les possibilités thérapeutiques des « champs » sans disposer d’un arsenal conceptuel aussi développé que celui de Levin et ses confrères.

L’étude de la « bio-électricité » combinée à la « théorie systémique » de la morphogenèse s’inscrit dans la science à venir du 21ème siècle. Combiné à la médecine, cette science pourrait générer des résultats inespérés. Mais cela prendra du temps. Il faudra auparavant lever les obstacles idéologiques et bureaucratiques.

Je remercie le Dr Murzeau pour un bref commentaire sur mon précédent papier publié sur " LinkedIn ". En mentionnant les « champs pulsés », il m’a rappelé au bon souvenir d’un article où je mentionnais les recherches de Levin, il y a sept ans déjà.

Bernard Dugué

Références

Levin, M., and Martyniuk, C. J., (2018), " The bioelectric code : An ancient computational medium for dynamic control of growth and form, BioSystems ", 164 : 76-93)

Pietak, A., and Levin, M., (2018), " Bioelectrical control of positional information in development and regeneration : a review of conceptual and computational advances, Progress in Biophysics and Molecular Biology ", 137 : 52-68

Moore, D., Walker, S., and Levin, M., (2017), " Cancer as a Disorder of Patterning Information : computational and biophysical perspectives on the cancer problem ", Convergent Science Physical Oncology, 3(4) : 043001

Dugué, " Les sept physiques et la nouvelle alliance ", 2019, livre en attente d’éditeur.

Dugué, " L’information et la scène du monde ", Iste, 2017a.

Dugué, " Temps émergences et communication ", Iste, 2017b.

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