Par Riti Gupta
Mis à jour le 30 août 2022
Vous vous souvenez de l'histoire de Boucle d'or et des trois ours ? Lorsque Boucle d’or entra dans la maison des ours, elle goûta chaque bol de porridge. Le premier était trop chaud, le deuxième trop froid et le troisième était parfait. De la même manière, les organismes vivants recherchent un environnement « parfait ». Mais que signifie « juste comme il faut » pour une cellule ou un organisme ?
Le sang humain est légèrement basique, avec un pH normal d'environ 7,4. Lorsque le pH sanguin tombe en dessous de 7,35, une personne est considérée comme étant en acidose physiologique, une condition qui peut altérer le fonctionnement des organes. Un pH inférieur à 7,0 est souvent mortel. Le corps doit donc maintenir un pH stable tout au long de la journée, quels que soient l'activité, le régime alimentaire ou la maladie.
Un tampon biologique est un composé organique qui neutralise l’excès d’ions hydrogène (H⁺), aidant ainsi à maintenir l’environnement interne du corps dans une plage de pH étroite. La plupart des tampons biologiques sont constitués d’un acide faible et de sa base faible conjuguée. Ils peuvent absorber les acides ou les bases ajoutés et ramener la solution à son pH d'origine.
L’exemple classique dans le sang est le système tampon acide carbonique-bicarbonate. L'acide carbonique (H₂CO₃) se dissocie pour produire des ions bicarbonate (HCO₃⁻). Lorsqu'un excès d'ions H⁺ s'accumule, comme lors d'un exercice intense, les ions bicarbonate se lient aux protons, reformant l'acide carbonique et empêchant une chute dangereuse du pH.
Les enzymes et les processus cellulaires ne fonctionnent de manière optimale que dans une fenêtre de pH étroite. Même un petit écart peut arrêter les réactions métaboliques, altérer la signalisation nerveuse et compromettre l’immunité. Les tampons biologiques sont donc omniprésents dans les systèmes vivants, garantissant que les cellules et les tissus restent fonctionnels dans des conditions changeantes.
Dans la recherche en laboratoire, le choix du tampon peut influencer considérablement les résultats expérimentaux. Par exemple, une protéine qui fonctionne à un pH physiologique (≈7,4) peut perdre son activité si elle est étudiée dans un tampon à pH 8,0. Faire correspondre le pH du tampon à l'environnement natif de la protéine permet aux chercheurs d'observer le comportement naturel et d'obtenir des données fiables.
Les scientifiques utilisent une variété de tampons disponibles dans le commerce pour maintenir le pH physiologique. L’un des plus utilisés est l’HEPES (acide 4-(2-hydroxyéthyl)-1-pipérazineéthanesulfonique), qui maintient un pH stable entre 6,8 et 8,2. Lors de la sélection d'un tampon, les chercheurs prennent en compte le pH cible et la plage sur laquelle la stabilité est requise.
Le choix du tampon approprié est essentiel à la fois pour la physiologie clinique et l'expérimentation biochimique, garantissant que les systèmes vivants et leurs composants fonctionnent comme ils le feraient dans la nature.