L'eau, l'humble combinaison d'hydrogène et d'oxygène, est indispensable à la vie. Malgré sa place centrale dans la nature, on sait relativement peu de choses sur le rôle que jouent les molécules d'eau individuelles en biologie.

Des chercheurs de l'Université Duke, en collaboration avec l'Université d'État de l'Arizona, L'Université d'État de Pennsylvanie et l'Université de Californie-Davis ont étudié comment les électrons circulent à travers les molécules d'eau, un processus crucial pour la machinerie génératrice d'énergie des systèmes vivants. L'équipe a découvert que la façon dont les molécules d'eau se regroupent sur des surfaces solides permet aux molécules d'être des médiateurs forts ou faibles du transfert d'électrons, selon leur orientation. Les expériences de l'équipe montrent que l'eau est capable d'adopter une forme plus ou moins conductrice, un peu comme l'interrupteur électrique sur votre mur. Ils ont pu se déplacer entre les deux structures en utilisant de grands champs électriques.

Dans un précédent article publié il y a quinze ans dans la revue Science , Le professeur de chimie de Duke, David Beratan, a prédit que les propriétés de médiation de l'eau dans les systèmes vivants dépendraient de la façon dont les molécules d'eau sont orientées.

Les assemblages et les chaînes d'eau se produisent dans tous les systèmes biologiques. "Si vous connaissez les propriétés conductrices des deux formes pour une même molécule d'eau, alors vous pouvez prédire les propriétés conductrices d'une chaîne d'eau, " a déclaré Limin Xiang, chercheur postdoctoral à l'Université de Californie, Berkeley, et le premier auteur de l'article.

"Tout comme l'empilement des briques LEGO, vous pouvez également empiler une chaîne d'eau avec les deux formes d'eau comme éléments constitutifs, " dit Xiang.

En plus de découvrir les deux formes d'eau, les auteurs ont également découvert que l'eau peut changer de structure à des tensions élevées. En effet, quand la tension est grande, l'eau passe d'une forme hautement conductrice à une forme faiblement conductrice. En réalité, il est possible que cette commutation puisse déclencher le flux de charge électronique dans les systèmes vivants.

Cette étude marque une première étape importante dans l'établissement de structures synthétiques d'eau qui pourraient aider à établir un contact électrique entre les biomolécules et les électrodes. En outre, la recherche pourrait aider à révéler les stratégies de la nature pour maintenir un transport approprié des électrons à travers les molécules d'eau et pourrait faire la lumière sur les maladies liées aux processus de dommages oxydatifs.