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TORPide à Effet DOmino
Porteur du projet: LECOQ Enzo ( e-lecoq@outlook.fr)
Tutrice de l'étudiant: Raphaëlle GRIFONE (raphaelle.grifone@upmc.fr)
Tutrice de l'étudiant: Clémence CARRON ( clemence.carron_homo@upmc.fr)
Ce sujet est une ébauche.
Un bref état des lieux
Parce que ce projet vise la création d'une nouvelle énergie, je trouve pertinent de présenter avant tout quelques liens utiles à l'appréhension des enjeux énergétiques contemporains. Cette ébauche du dossier pour le débat national de la transition écologique m'a éclairé sur bien des points et permet une analyse critique de nos situations énergétiques actuelle et future.
Qu'est-ce que la bio-électricité ?
On définit généralement la bio-électricité comme étant une énergie électrique produite par un organisme vivant. Chez les chordés, ses formes les plus extrêmes ont un rôle qui varie très peu. On constate en effet deux grandes fonctions, la prédation et la défense, car elle est principalement utilisée pour étourdir proies comme prédateurs. Dans notre cas, elle est produite par des cellules spécialisés de raie-torpille Torpedo marmorata que nous nommerons électroplaques ou électrocytes, constituant l'organe électrique.
La torpille: un organisme modèle intemporel.
Étudiée dès l'antiquité par Aristote pour ses étonnantes propriétés, la torpille aurait inspiré au 18ème siècle les travaux de Galvani et Volta, fondateurs de l'électrophysiologie et de l'électrochimie, menant notamment à la création de la pile électrique et des expériences sur la galvanisation. De nos jours, on l'utilise pour la recherche en neuroscience pour l'étude de ses canaux ioniques et des ses jonctions nerf-muscle.
Anatomie
Dans le genre Torpedo, les fortes décharges électriques responsables de la torpeur sont produites par un tissu spécifique que l'on nommera très simplement organe electrique (OE). L'OE est constitué d'électrocytes (environ 18 000) qui descendent de myocytes transdifférenciés ou dédifférenciés puis redifférenciés. Il est plat, de forme ovoïde, fonctionne post-synaptiquement comme un myocyte classique grâce à ses récepteurs nicotiniques et initie ses potentiels d'action (PA) sous l'effet de l'acétylcholine. A l'instar de beaucoup d'autres cellules à PA, il a recourt à des pompes ATP-asiques pour compenser la fuite des ions qui lui permettent de maintenir un gradient de concentration favorable à la production de PA.
En condition physiologique optimale, l'électrocyte produit seul des PA atteignant 0.10 à 0.15 V. C'est l'empilement de plusieurs milliers d'électrocytes qui permet la production de PA allant de 60 à 230 V.
L'électrocyte n'a néanmoins pas la capacité de se diviser que ce soit in vivo ou in vitro, nous devons donc réaliser dans un premier temps des cultures de myocytes à partir de cellules satellites musculaires.
TORP.E.DO: le concept
La torpide à effet domino est un concept de batterie verte, permettant la production d'une énergie entièrement issue de mécanismes électrophysiologiques, qui contrairement à beaucoup d'autres énergies renouvelables, fonctionne de manière indépendante à son environnement et présente l'avantage d'être déployable très facilement.
In vivo, l'acétylcholine (AC) initie les PA qui permettent la production de violentes décharges. Après y avoir contribué, elle est dégradée par l'acétylcholinestérase (ACE), qui permet alors aux récepteurs nicotiniques d'être libérés, mettant fin au trafic ionique à travers la membrane plasmique. Elle encadre donc la mise en place et l'arrêt de la production bioélectrique. Au sein de la torpide, si l'on veut reproduire ce fonctionnement, nous sommes obligés d'intégrer un réseau microfluidique géré très précisément par ordinateur au sein de nos cultures, pour que l'acétylcholine soit libérée et dégradée dans les bons temps. De plus, il nous faut acheter AC et ACE en grande quantité pour pourvoir au bon fonctionnement de la batterie sur la durée. Le but étant de réfléchir à un fonctionnement le plus simple possible, nous avons fait le choix de tenter d'induire directement un PA par des stimuli électriques des canaux voltage-dépendants de nos cultures.
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