Le rôle fondamental de l'eau dans les tissus

L'eau joue un rôle vital dans de nombreux processus biologiques notamment en raison de sa polarité (la séparation relative de la charge créant un moment dipolaire local) et sa capacité à former des liens d'hydrogène. Le premier en fait un excellent solvant d'électrolytes (substances ionisables telles que les sels, les acides et les bases) nécessaires à la fonction cellulaire. Le dernier fournit une force flexible et directionnelle qui peut guider l'auto-assemblage des structures complexes.

Étant donné le rôle omniprésent de l'eau dans les processus biologiques, le projet à financement européen HYDRA s'est penché sur les propriétés d'équilibre et la dynamique rapide de la liaison d'hydrogène sur des interfaces eau-biomolécule. Le rôle de l'eau dans l'auto-assemblage des protéines et des lipides a été étudié au moyen d'une combinaison d'expériences de diffusion de neutrons et de simulation informatique. L'équipe s'est également intéressée aux effets des liquides ioniques à température ambiante (RTIL), les sels qui se liquéfient à température ambiante.

HYDRA a attiré la vaste attention et le soutien de la communauté scientifique, résultant en la récompense d'une quantité énorme de temps de faisceau de neutrons dans de nombreuses installations et sur des ressources computationnelles puissantes en Europe et aux États-Unis. L'effort de recherche a permis de se pencher sur les mêmes systèmes et problèmes des points de vue expérimental et computationnel et a produit de nouveaux aperçus importants.

Les membranes cellulaires biologiques sont des bicouches phospholipides auto-assemblées. Les recherches sur les bicouches phospholipides dans les RTIL ont fourni une pléiade d'informations sur l'eau et les lipides hydratés par les RTIL, en effet les informations disponibles les plus détaillées sur ces systèmes. Elles soutiendront les travaux à venir pour des applications des RTIL en termes d'électrochimie, de pharmacologie et de nanotechnologie.

Les expériences ont également abordé la cinétique de la formation de fibrilles (fibrillation) des peptides et des protéines dans l'eau et dans des solutions aqueuses des RTIL avec des applications pharmaceutiques possibles. L'agrégation de protéines pour former des fibres amyloïdes est un processus étroitement lié au développement de conditions neurodégénératives telles que les maladies d'Alzheimer et de Parkinson. Les études des interactions entre l'ADN et les RTIL pourraient former la base d'une préservation à long terme des échantillons d'acide nucléique à température ambiante.

HYDRA a fourni une contribution scientifique majeure qui a des implications à très grande portée pour le système des soins de santé de l'UE, l'économie de l'UE et, à terme, les citoyens de l'UE au moyen des médicaments, des diagnostics et des thérapies à base de RTIL.