POLARITÉ, biologie

La polarité est inhérente au vivant. Elle en traduit le besoin d'ordre ou, plus exactement, elle révèle qu'il tend vers une ordonnance intrinsèque.

Elle commence au niveau moléculaire : Pasteur a montré que toute la matière vivante est construite sur le modèle moléculaire lévogyre. Autrement dit, entre les deux situations possibles, lévogyrie ou dextrogyrie, qui correspondent à deux isomères moléculaires stœchiométriquement différents (agissant donc de façon contraire sur la lumière polarisée), une option est radicalement prise par l'être vivant, et ce une fois pour toutes.

Au niveau des assemblages macromoléculaires, on assiste à la mise en place d'un second niveau de polarité : il préside à la validité biologique des fonctions exercées par ces molécules. Ainsi en est-il notamment des molécules à pôle « actif » (site conformationnel adéquat), lequel commande leur affinité avec les substrats appropriés, ou plus généralement des molécules à pôles « complémentaires », assurant ainsi la spécificité de l'interaction moléculaire et par conséquent la fonction de reconnaissance intermoléculaire.

Non moins fondamentale est la polarité séquentielle caractérisant les acides nucléiques qui dirigent l'information génétique. Une chaîne (brin) de la molécule d'ADN, ou une chaîne de l'ARNm qui en est la copie, possède une polarité. Elle est déterminée par la différence de leurs groupements fonctionnels terminaux, l'un occupant un carbone 3′ et l'autre un carbone 5′ sur les pentoses qui composent l'ossature de la chaîne. La lecture de l'information génétique est par suite obligatoirement orientée 3′ → 5′, ce qui en garantit le « sens » puisqu'elle désigne ainsi les unités sémantiques avec une fiabilité quasi linguistique, comme l'a bien démontré le décryptage du code génétique.

Au niveau cellulaire, la structuration des constituants et leur autoassemblage résultent des effets de polarité s'exerçant au niveau des molécules constitutives : par exemple dans l'agencement des molécules lipidiques bipolaires (un pôle hydrophile, un pôle hydrophobe) pour former les membranes. La bicouche lipidique de ces membranes supporte un revêtement protéique hydrophile dont la constitution est dissymétrique : face interne et face externe de la membrane ont ainsi une disparité qui rend compte de la fonction de transfert actif à travers ces membranes.

Le passage transmembranaire des substances a pour corollaire l'existence de gradients de concentration au niveau des membranes. Au contact du milieu ambiant, c'est-à-dire au niveau de la membrane péricellulaire, un gradient essentiellement ionique est activement entretenu. Il détermine de la sorte un gradient électrochimique tel que la face externe de cette membrane péricellulaire est chargée positivement. Par rapport à sa face interne négativement chargée, on peut vérifier l'existence d'une différence de potentiel électrique, dite potentiel de repos. Cet état est instable : la membrane est donc excitable. Le potentiel d'action, que l'on mesure à la suite d'une excitation efficace, est créé par un flux entrant d'ions sodium qui détermine une dépolarisation de la surface membranaire externe au point excité. C'est ce qui déclenchera les diverses réactions cellulaires en réaction à l'excitation, avec retour final à l'état de « repos ».

Dans l'organisation de la cellule entière, la polarité des constituants joue un rôle non moins essentiel. La répartition inégale des composants d'une cellule-œuf, avec son pôle animal et son pôle végétatif, traduit l'existence d'un gradient de répartition endogène. Il en est de même lors des mitoses, avec l'apparition des protéines du fuseau selon un axe perpendiculaire au plan de[...]