Confirmation Scientifique de la Génération d'Électricité par Flexoélectricité dans les Membranes Cellulaires

Une avancée significative en biophysique a été établie avec la confirmation scientifique que le mouvement imperceptible des membranes des cellules vivantes génère de l'électricité via un mécanisme nommé flexoélectricité. Cette découverte, dont la publication remonte à décembre 2025 dans la revue PNAS Nexus, apporte un éclairage inédit sur les mécanismes de communication et d'interaction au niveau cellulaire.

Le cadre théorique, développé par Pradeep Sharma et ses collaborateurs, repose sur un modèle mathématique intégrant l'activité moléculaire intrinsèque des systèmes biologiques, les maintenant hors de l'équilibre thermodynamique. Le principe repose sur la reconnaissance que les fluctuations constantes et énergétiques de la membrane cellulaire, alimentées par des processus tels que l'hydrolyse de l'ATP et la dynamique des protéines, induisent des forces mécaniques fluctuantes. Ces forces engendrent une polarisation électrique mesurable à travers la membrane, un phénomène universel dans les matériaux diélectriques, mais amplifié ici par l'activité cellulaire.

Les données quantitatives recueillies indiquent que les tensions transmembranaires générées peuvent atteindre jusqu'à 90 millivolts, une amplitude comparable aux variations de tension observées lors de la signalisation neuronale typique. Ces changements électriques se manifestent sur des échelles de temps de l'ordre de la milliseconde, ce qui correspond précisément aux courbes des potentiels d'action neuronaux. Le professeur Sharma, affilié au Département de Génie Mécanique et Aérospatial de l'Université de Houston, et son équipe ont ainsi fourni une base physique pour des phénomènes biologiques jusqu'alors partiellement élucidés.

Les implications théoriques sont substantielles, car le modèle suggère que ces fluctuations actives de la membrane peuvent exercer une force capable de propulser des ions à travers la membrane, potentiellement contre leurs gradients électrochimiques habituels. Cette découverte est particulièrement pertinente en 2026 car elle offre une assise physique concrète pour l'explication des processus sensoriels et de l'initiation des décharges neuronales, des domaines où les modèles purement chimiques ou électriques étaient incomplets. La flexoélectricité, qui convertit les déformations mécaniques en signaux électriques via la courbure membranaire, joue déjà un rôle dans la perception auditive, comme l'ont montré des études antérieures.

La quantification de la génération de tension (jusqu'à 90 mV) et la temporalité (millisecondes) établissent un lien direct entre la mécanique cellulaire microscopique et les phénomènes biologiques macroscopiques. Au-delà de la compréhension fondamentale, des retombées pratiques sont envisagées dans la science des matériaux. La prédictibilité du modèle concernant le transport ionique contre les gradients électrochimiques constitue une avancée théorique majeure qui pourrait transformer les modèles d'utilisation de l'énergie cellulaire et ouvrir des perspectives pour le développement de dispositifs bio-inspirés.