Leau et la vie
L'eau demeure le principal constituant des êtres vivants et probablement nées dans les eaux ... est née sur la terre ferme il y a seulement.
Leau sur la Terre
– Prendre conscience de l'importance de l'eau sur la Terre. – Explorer les cycles de l'eau. PRINCIPE ET DÉROULEMENT. ACCUEIL DES ENFANTS ET INTRODUCTION.
Leau est indispensable à la vie. Elle soutient nos écosystèmes et
Quelle idée d'appeler cette planète “Terre” et eaux de pluie représente moins de 1% de l'eau sur Terre. ... par leur importance
Limportance de leau dans les systèmes biologiques - 31 mars 2009
31 mars 2009 Rôle et importance de l'eau dans les membranes cellulaires ... température et de pression à la surface de la Terre.
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La pomme de terre est une plante exigeante en eau. Les racines peuvent se développer jusqu'à une profondeur de 50 cm dans le sol ce qui est moins que les
Le cycle de leau
en permanence dans l'atmosphère à la surface et dans le sous-sol de notre Terre. Le grand cycle de l'eau
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1 mai 2014 Le volume d'eau arrivant sur terre se divise en trois parts d'importance comparable. • Une première partie ruisselle très vite en surface ...
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1 mai 2014 · La terre est appelée planète bleue parce que les ¾ de sa surface sont recouverts d'eau L'eau y est donc très abondante et sa quantité est
Quelle est l'importance de l'eau sur la Terre ?
L'eau remplit de multiples fonctions sur terre. Liquide, elle contribue à la formation du relief. Elle a contribué à l'apparition de la vie et elle reste indispensable à son maintien. Gazeuse, elle forme écran, dans l'atmosphère et protège la biosphère du rayonnement ultraviolet solaire.7 juil. 2014Quel est l'importance de l'eau ?
Elle apporte les nutriments essentiels au bon fonctionnement du corps humain, régule notre température, favorise l'élimination des déchets et des toxines… l'eau est indispensable à notre santé. D'ailleurs, saviez-vous qu'environ 60 % de notre organisme est composé d'eau ?Quel est le rôle de l'eau dans l'environnement ?
L'eau est indispensable à la vie. Elle soutient nos écosystèmes et régule le climat. Agriculture, alimentation, énergie, transports : l'eau est au cœur de notre existence. Cependant, elle est inégalement répartie.- L'eau est au cœur du développement durable et est essentielle au développement socio-économique, à la production d'énergie et d'aliments, à la santé des écosystèmes et à la survie de l'humanité. L'eau est également au cœur de l'adaptation aux changements climatiques -- lien crucial entre la société et l'environnement.
Conférence-débat et controverse
L'IMPORTANCE DE L'EAU DANS LES SYS
TEMES BIOLOGIQUES
Mardi 31 mars 2009 de 14h30 à 17h45
Organisateur Denis LE BIHAN
Membre de l'Académie des sciences
Session 1 N
Se14 h 30
14 h 55
Ouverture L'eau liquide de la vie
Paul CARO, Correspondant de l'Académie des sciences14 h 55
15 h 20
Rôle de l'eau d'hydratation dans la dynamique des protéines Marie-Claire BELLISSENT-FUNEL, Laboratoire Léon-Brillouin, CEA/CNRS, CEA-Saclay
15 h 20
15 h 45
Des molécules hydrophobes dans l'eau
Bernard CABANE, Correspondant de l'Académie des sciences, Laboratoire Physique et Mécanique des MilieuxHétérogènes (PMMH) / ESPCI, Paris
15 h 45
16 h 10
Eau et membranes biologiques
Giuseppe ZACCAI, Institut Laue Langevin, Grenoble
16 h 10
16 h 35
Rôle et importance de l'eau dans les membranes
cellulaires Mounir TAREK, CNRS UMR 7565, Université HenriPoincaré, Nancy
16 h 35
17 h 00
L'eau, une molécule-clé pour le vivant : l'eau dans la biodiversité Gilles BOEUF, UMR 7628, Laboratoire Arago, UniversitéParis VI/CNRS, Banyuls-sur-mer
17 h 00
17 h 25
Membranes, eau et diffusion : potentiel pour la
neuroimagerie Denis Le BIHAN, Membre de l'Académie des sciences,NeuroSpin, CEA Saclay et Université de Kyoto
17 h 25
17 h 45 Discussion générale
Académie
des sciencesGrande salle
des séancesPalais de
l'Institut deFrance
23, quai de
Conti75006 Paris
Conférence débat et controverses
L'importance de l'eau dans les systèmes biologiquesMardi 31 mars 2009
Ouverture
L'eau liquide de la vie
Paul CARO, Correspondant de l'Académie des sciences L'eau possède un certain nombre de propriétés de base qui ont sans doute joué un rôle dans l'apparition et le maintien de la vie. Le diagramme thermodynamique des états de l'eau montre une zone de stabilité du liquide bien adaptée aux conditions de température et de pression à la surface de la Terre. La densité plus faible de la glace implique que celle-ci flotte sur le liquide, un paramètre important pour conserver la vie à travers les fluctuations climatiques. La liaison hydrogène qui caractérise les propriétés chimiques de la molécule est bien adaptée aux liaisons avec les molécules organiques et entre les molécules d'eau elles mêmes. Elle commande les relations hydrophiles et hydrophobes dont le jeu réciproque permet une grande variété de situations chimiques. L'eau, dont la constante diélectrique est élevée, est un solvant pour un grand nombre de sels, mais aussi des gaz comme l'oxygène. En son sein peuvent se produire des réactions chimiques. Les propriétés thermodynamiques mesurées sur l'eau donnent parfois l'impression que l'eau est un liquide " anormal » (par rapport aux liquides formés d'un assemblage de sphères dures). Cette impression est due au fait que de nombreuses propriétés ne montrent pas une évolution linéaire avec la température et la pression en raison de la fluctuation du nombre de liaisons hydrogène entre les molécules d'eau. La " structure » de l'eau, étudiée par de nombreuses méthodes physiques, fait toujours l'objet de controverses parfois vives.Par sa capacité de corrosion vis-à-vis des minéraux, l'eau a dû jouer un rôle primordial
dans l'apparition de la vie (formation d'enzymes soufrées notamment). Elle héberge toujours des formes " simples », plus ou moins bien connues, d'êtres " vivants » (comme les virus dans les océans).Conférence débat et controverses
L'importance de l'eau dans les systèmes biologiquesMardi 31 mars 2009
Rôle de l'eau d'hydratation dans la dynamique des protéines Marie-Claire BELLISSENT-FUNEL, Laboratoire Léon Brillouin, CEA-CNRS,CEA Saclay, Gif-sur-Yvette
L'eau est un liquide unique dont les propriétés sont cruciales pour les processus de la vie. Dans les systèmes vivants, les phénomènes essentiels ont lieu, en géométrieconfinée, dans les cellules vivantes, et à proximité des sites actifs des protéines et des
membranes ou à leur surface. La stabilité des systèmes biologiques est contrôlée par le
jeu subtil entre les interactions hydrophiles et les interactions hydrophobes [1]. Il est admis que l'eau d'hydratation joue un rôle prédominant dans la relation entre la structure, la dynamique et la fonction des systèmes biologiques [2]. Au cours de cette conférence, je rendrai compte des propriétés structurales et de transport de l'eau interfaciale dans des systèmes poreux modèles ainsi que dans des systèmes biologiques. A température ambiante, les propriétés structurales et dynamiques de l'eau, au voisinage d'une surface hydrophile, sont comparables à celles de l'eau surfondue [2]. Enfin, je montrerai, qu'à l'échelle temporelle de la nanoseconde, il existe une corrélation entre la dynamique de l'eau interfaciale et les mouvements internes d'une protéine hydratée comme le lysozyme [3]. [1] M.-C. Bellissent-Funel, Hydrophilic-hydrophobic interplay : from model systems to living systems, C. R. Acad. Sciences, Geoscience, 337, 173-179 (2005) [2] M.-C. Bellissent-Funel (Ed.), Hydration processes in Biology, Nato Science SeriesA, 305, IOS Press (1999)
[3] J.-M. Zanotti, G. Gibrat and M.-C. Bellissent-Funel, Hydration water rotational motion as a source of configurational entropy driving protein dynamics. Crossovers at150 and 220 K, PCCP, 10, 4865-4870 (2008)
Conférence débat et controverses
L'importance de l'eau dans les systèmes biologiquesMardi 31 mars 2009
Des molécules hydrophobes dans l'eau
Bernard CABANE, Correspondant de l'Académie des sciences, Laboratoire Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes (PMMH), Ecole Supérieure dePhysique et Chimie Industrielle de Paris (ESPCI)
On appelle "hydrophobes" des molécules dont la solubilité dans l'eau liquide est faible, principalement parce que ces molécules ne participent pas au réseau de liaisons hydrogène de l'eau. Dans cet exposé, j'essaierai de montrer comment la dissolution de molécules apolaires dans l'eau est possible, et comment elle peut se faire sans perte de liaisons hydrogène. Ensuite, je présenterai deux exemples de grandes molécules hydrophobes dont la solubilité dans l'eau est très faible, et qui ont rependant des fonctions biologiques importantes. Le premier exemple concerne des molécules demédicaments, dont la solubilité est limitée par leur aptitude à cristalliser. Dans ce cas,
on se demande si la production de ces médicaments sous forme de dispersions de nanoparticules, à structure amorphe, permettrait d'augmenter leur biodisponibilité. Le second exemple concerne les tanins qui sont produits par les plantes, et font partie de leur système de défense contre des agresseurs tels que des moisissures ou des herbivores. Dans ce cas, nous cherchons à comprendre comment la présence de protéines riches en proline dans la salive des herbivores et des humains permet d'éviter les effets anti-nutritionnels des tannins.Conférence débat et controverses
L'importance de l'eau dans les systèmes biologiquesMardi 31 mars 2009
Eau et membranes biologiques
Giuseppe ZACCAI, Institut Laue Langevin, Grenoble
Les propriétés extraordinaires de l'eau liquide permettent aux molécules du vivant de réaliser les structures dynamiques associées à leur fonction et activité biologiques. La diffusion de neutrons constitue une technique de choix pour étudier la structure et la dynamique de l'eau dans tous ses états, ainsi que leurs effets sur les systèmesbiologiques. Pour tester différentes hypothèses sur son état à l'intérieur des cellules, la
dynamique de l'eau a été caractérisée in vivo par cette technique dans des organismes vivant dans des conditions de salinité extrême dans la Mer Morte, dans des cellules bactériennes et dans les globules rouges humaines La membrane pourpre de Halobacterium salinarum (un organisme qui vit dans les lacs salés) est constituée de lipides organisés en bicouche, et d'une protéine appelée bactériorhodopsine parce que, comme la rhodopsine dans les yeux des animaux, elle lie le rétinal, une molécule sensible à la lumière. La bactériorhodopsine se comportecomme une pompe à protons, activée par la lumière. Elle participe à établir le gradient
de pH de part et d'autre de la membrane, nécessaire à la bioénergétique de l'organisme. Des travaux effectués par diffusion de neutrons sur cette membrane naturelle ont permis de comprendre le rôle de l'eau dans sa structure même, ainsi que le couplage entre la dynamique de l'eau et celle des lipides, d'une part, et la dynamique associée à l'activité de pompe à protons de la bactériorhodopsine, d'autre part.Conférence débat et controverses
L'importance de l'eau dans les systèmes biologiquesMardi 31 mars 2009
Rôle et importance de l'eau dans les membranes cellulaires Mounir TAREK, Equipe de dynamique des assemblages membranaires, CNRSUMR 7565, Université Henri Poincaré, Nancy
La cellule biologique est une unité structurale de tout être vivant. Il s'agit d'un compartiment limité par une membrane plasmique constituant la barrière naturelle séparant le cytoplasme du milieu extracellulaire. Cette dernière est formée principalement d'une bicouche lipidique dans laquelle les protéines membranaires sont libres de diffuser et d'accomplir une grande variété de fonctions cellulaires fondamentales. Les membranes ne sont perméables, par diffusion simple, qu'aux petites molécules hydrophobes mais requièrent des protéines membranaires pour réguler les exchanges transmembranaires d'ions (canaux ioniques), d'eau (aquaporines) ou encore de plus grosses molécules (transporteurs)... Nous attirons l'attention dans cet exposé sur le rôle fondamental que joue l'eau située au voisinage de la bicouche lipidique dans plusieurs de ces processus de transport. Nous utilisons pour cela des simulations de dynamique moléculaire qui permettent une caractérisation à l'échelle moléculaire des propriétés structurales et dynamiques des membranes. Nous montrons comment l'eau module ces propriétés. A travers deux exemples concrets, nous décrirons son implication dans le phénomène d'électroporation largement utilisé aujourd'hui en biotechnologie et dans le fonctionnement des canaux ioniques sensibles à la tension, composantes essentielles de l'excitabilité cellulaire.Conférence débat et controverses
L'importance de l'eau dans les systèmes biologiquesMardi 31 mars 2009
L'eau, une molécule-clé pour le vivant : l'eau dans la biodiversité Gilles BOEUF, Université Pierre et Marie Curie-Paris 6/CNRS, Laboratoire Arago, Banyuls-sur-mer et Muséum National d'Histoire Naturelle, Paris Aujourd'hui, l'eau, essentiellement représentée par les océans, couvre plus de 70 % de la surface de la planète et offre plus de 90 % du volume disponible pour le vivant. Mais cette eau est salée (osmolarité au large de 1050 mOsm.l -1 ) et possède des spécificités strictes et constantes. Un peu moins de 300 000 espèces vivantes ont été décrites du milieu marin ce qui représente environ 13 % du total reconnu de la diversité spécifique de la Terre. L'eau est indispensable pour la Vie et la Vie est apparue dans l'océan ancestral, il y a un peu moins de 4 milliards d'années. Des évènements déterminants s'y sont déroulés, de l'apparition du noyau de la cellule à la capture de micro-organismes devenus parsymbiose les organites et à la pluricellularité (métazoaires). Plus tard, la sexualité s'y
développera aussi, extraordinaire machine à générer de la diversité. Le second évènement
dans le même sens sera la sortie des océans, vers 400 millions d'années pour la vie organisée. Les différences entre vie dans l'eau et dans l'air sont fondamentales pour des raisons physiques comme la densité et la viscosité des fluides, la capacité thermique, le contenu en oxygène... et la présence d'eau à l'extérieur ou non. L'eau est le solvant biologique universel et le contenu en eau des organismes vivants varie entre 4 % pour les formes de résistance à plus de 98 % pour certains groupes aquatiques. Confrontés aux lois physiques de l'osmose, les êtres vivants ont développé deux stratégies au cours del'Evolution quant à la régulation des échanges d'eau et de sels : la régulation isosmotique
intracellulaire, des premières formes de vie aux crustacés et la régulation anisosmotique extracellulaire, des crustacés aux mammifères et oiseaux. La composition du milieu intérieur des organismes marins est très proche de celle de l'eau de mer jusqu'à certainsgroupes de crustacés qui ont développé, il y a 500 millions d'années, une capacité pour la
première fois à maintenir une homéostasie osmotique, ceci aussi pour la majorité des vertébrés. Si la vie sort de l'eau par hasard, ce n'est pas par hasard que seulement certains groupes y parviennent. Les échanges d'eau et d'électrolytes d'une part entre les milieux intra- et extra-cellulaires, d'autre part entre les fluides internes et le monde extérieur, sontla résultante de l'osmose et d'énergétiquement coûteux mécanismes du vivant. Un humain
a besoin de 75 m 3 d'eau au cours de sa vie pour satisfaire sa physiologie, son organisme variant en contenu en eau entre 60 et plus de 70 %, ceci dépendant de l'âge et du sexe. Aujourd'hui, si globalement les ressources en eau ne sont pas menacées (et encore ?), l'eau buvable et utilisable devient de plus en plus rare et l'humanité doit urgemment prendre des mesures pour sa survie.Conférence débat et controverses
L'importance de l'eau dans les systèmes biologiquesMardi 31 mars 2009
Membranes, eau et diffusion : potentiel pour la neuroimagerie Denis LE BIHAN, NeuroSpin, CEA-Saclay, Gif-sur-Yvette, France Human Brain Research Center, Graduate School of Medicine, Kyoto, Japon Parmi les articles remarquables que publia Einstein en 1905 s'en trouve un qui, contre touteattente, a donné lieu à une méthode très puissante d'exploration du cerveau. Le concept de
diffusion moléculaire a été expliqué par Einstein sur la base du mouvement de translation
aléatoire des molécules, lié à leur énergie thermique. En 1985 il fut possible, pour la première
fois, d'obtenir des images du coefficient de diffusion de l'eau dans le cerveau humain avec l'IRM. Durant leurs déplacements les molécules d'eau sondent les tissus biologiques, interagissant avec les membranes cellulaires, les macromolécules, et nous donnent ainsi des informations uniques sur leur organisation spatiale microscopique, bien que la résolution des images IRM restent millimétrique 1 . Une application médicale majeure de l'IRM de diffusionde l'eau est l'ischémie cérébrale à la phase aigüe : la diffusion de l'eau ralentit dans les
régions non irriguées ce qui permet un diagnostic et un traitement dès les premières heures,
avant que l'atteinte soit irréversible. Ce ralentissement de la diffusion est corrélé au gonflement cellulaire qui accompagne l'oedème cytotoxique, mais le mécanisme exact n'estpas encore complètement élucidé. D'autre part, il a été montré que la diffusion de l'eau dans
le cerveau était anisotrope, en particulier dans la matière blanche, car les membranes axonales
limitent le mouvement de diffusion dans une direction perpendiculaire aux fibres nerveuses. Cette découverte est aujourd'hui exploitée pour produire des images spectaculaires del'orientation des faisceaux de matière blanche et des connexions intracérébrales à partir de la
mesure du tenseur de diffusion de l'eau. La dernière née des applications de l'IRM dediffusion de l'eau est celle de l'IRM fonctionnelle. En effet, il a été récemment découvert que
le coefficient de diffusion de l'eau diminuait légèrement et transitoirement dans les régions
cérébrales activées 2 . Cet effet survient plusieurs secondes avant l'augmentation connue du débit sanguin qui est utilisée habituellement en neuroimagerie fonctionnelle (TEP ou IRM)pour obtenir des images de l'activation cérébrale lors de tâches sensorimotrices ou cognitives,
et sa découverte représente une avancée majeure, offrant potentiellement une approche plus directe et une meilleure résolution. Ce ralentissement diffusionnel de l'eau résulte d'untransfert d'eau vers un pool à diffusion très lente dans les cellules activées. Ce pool pourrait
être constitué de couches de molécules d'eau électrostatiquement confinées par les membranes cellulaires, et son extension lors de l'activation traduirait une augmentation de la surface membranaire, en rapport avec le gonflement cellulaire qui a été observé sur des préparations neurophysiologiques. Les mouvements d'eau et les changements de leurs propriétés physiques, comme la diffusion, apparaissent donc au coeur même des processus d'activation neuronale 3 1Le Bihan D. Nat Rev Neurosci. 2003, 4(6):469-80;
2Le Bihan D, Urayama S, Aso T, Hanakawa T,
Fukuyama H. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006, 103(21):8263-8; 3Le Bihan D. Phys. Med. Biol.
2007 R2 : R57-R90.
quotesdbs_dbs43.pdfusesText_43[PDF] gestion intégrée de l'eau
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