Recherche en thérapie magnétique : mécanismes fonctionnels
- Mécanisme d'action des champs magnétiques statiques d'intensité modérée sur les systèmes biologiques
- Canaux ioniques neuronaux et leur sensibilité aux effets des champs électriques faibles à très basse fréquence
- La nature microscopique de la localisation dans l'effet Hall quantique
- Déplacement anormal de la protéine connexine induit par des champs électromagnétiques dans les cellules pulmonaires de hamster
- Mécanismes physiques dans les thérapies neuroélectromagnétiques
- Mécanisme d'action des champs électromagnétiques ELF sur les systèmes biologiques
- Un mécanisme proposé pour l'action des champs magnétiques statiques puissants sur les biomembranes
Mécanisme d'action des champs magnétiques statiques d'intensité modérée sur les systèmes biologiques.
Rosen AD
Département des sciences biologiques, Université Purdue, West Lafayette, IN 47907, États-Unis. arosen@bilbo.bio.purdue.edu
Il existe des preuves substantielles indiquant que les champs magnétiques statiques (CMS) d'intensité modérée sont capables d'influencer un certain nombre de systèmes biologiques, en particulier ceux dont la fonction est étroitement liée aux propriétés des canaux membranaires. La plupart des effets CMS modérés rapportés peuvent s'expliquer par des altérations du flux d'ions calcium membranaire. Le mécanisme suggéré pour expliquer ces effets repose sur les propriétés anisitropes diamagnétiques des phospholipides membranaires. Il est proposé que la réorientation de ces molécules lors d'une exposition modérée aux CMS entraîne la déformation des canaux ioniques intégrés, modifiant ainsi leur cinétique d'activation. L'inactivation des canaux ne devrait pas être influencée par ces champs, car ce mécanisme n'est pas localisé dans la partie intramembranaire du canal. Des études de patch-clamp sur les canaux calciques ont étayé cette hypothèse et démontré une dépendance à la température compréhensible grâce à la transition de phase thermotrope membranaire. D'autres études ont démontré que les canaux sodiques sont également affectés par les CMS, quoique à un degré moindre. Ces résultats soutiennent l’idée selon laquelle les effets modérés du SMF sur les membranes biologiques représentent un phénomène général, certains canaux étant plus sensibles que d’autres à la déformation de la membrane.
Cell Biochem Biophys. 2003;39(2):163-73.
Canaux ioniques neuronaux et leur sensibilité aux effets de champs électriques faibles à très basse fréquence.
Mathie A, Kennard LE, Veale EL.
Section de biophysique, Département des sciences biologiques, Imperial College London, Londres SW7 2AZ, Royaume-Uni. a.mathie@imperial.ac.uk
Les canaux ioniques neuronaux sont des pores fermés dont l'ouverture et la fermeture sont généralement régulées par des facteurs tels que la tension ou des ligands. Ils sont souvent sélectivement perméables aux ions tels que le sodium, le potassium ou le calcium. Une signalisation rapide dans les neurones nécessite des mécanismes rapides et sensibles à la tension pour fermer et ouvrir le pore. Tout ce qui interfère avec la tension membranaire peut altérer la fermeture du canal, et des modifications relativement minimes des propriétés de fermeture d'un canal peuvent avoir des effets profonds. On pense que les champs électriques ou magnétiques de très basse fréquence produisent, au maximum, des variations de l'ordre du microvolt du potentiel de membrane neuronale. À première vue, ces variations du potentiel de membrane semblent bien trop faibles pour influencer significativement la signalisation neuronale. Cependant, dans le système nerveux central, plusieurs mécanismes amplifient les signaux. Cela pourrait permettre à de si faibles variations du potentiel de membrane d'induire des effets physiologiques significatifs.
Dosimétrie Radiat Prot. 2003; 106(4): 311-6.
La nature microscopique de la localisation dans l'effet Hall quantique.
Ilani S, Martin J, Teitelbaum E, Smet JH, Mahalu D, Umansky V, Yacoby A.
[1] Département de physique de la matière condensée, Institut Weizmann des sciences, Rehovot 76100, Israël [2] Adresse actuelle : Laboratoire de physique atomique et de l'état solide, Université Cornell, Ithaca, New York 14853, États-Unis.
L'effet Hall quantique résulte de l'interaction entre les états localisés et étendus qui se forment lorsque des électrons, confinés à deux dimensions, sont soumis à un champ magnétique perpendiculaire. Cet effet implique une quantification exacte de toutes les propriétés de transport électronique grâce à la localisation des particules. Dans la théorie conventionnelle de l'effet Hall quantique, la localisation en champ fort est associée à un mouvement de dérive des électrons à une seule particule le long de contours de potentiel de désordre constant. Des expériences de transport sondant les états étendus dans les régions de transition entre les phases de l'effet Hall quantique ont été utilisées pour tester la théorie et ses implications pour les transitions de phase de l'effet Hall quantique. Bien que plusieurs expériences sur des échantillons hautement désordonnés aient confirmé la validité de l'image d'une seule particule, d'autres expériences et certaines théories récentes ont révélé des écarts par rapport au comportement universel prédit. Nous utilisons ici un transistor à balayage à électron unique pour sonder les états localisés individuels, qui se révèlent très différents des prédictions de la théorie des particules uniques. Les états sont principalement déterminés par les interactions coulombiennes et n'apparaissent que lorsque la quantification de l'énergie cinétique limite la capacité d'écrantage des électrons. Nous concluons que l'effet Hall quantique présente une plus grande diversité de régimes et de transitions de phase que ce que prédit le modèle à particule unique. Nos expériences suggèrent une image unifiée de la localisation dans laquelle le modèle à particule unique n'est valable que dans la limite du désordre fort.
Nature. 22 janvier 2004 ; 427(6972) : 328-332.
Décalage anormal de la protéine de jonction communicante connexine 43 induit par des champs électromagnétiques de 50 Hz dans les cellules pulmonaires de hamster chinois.
Zeng Q, Hu G, Chiang H, Fu Y, Mao G, Lu D.
Laboratoire de micro-ondes, École de médecine de l'Université du Zhejiang, Hangzhou 310031, Chine.
OBJECTIF : Étudier les effets des champs magnétiques à très basse fréquence (ELF MF) sur la quantité et la localisation de la protéine de jonction communicante connexine 43 (Cx43) dans les cellules pulmonaires du hamster chinois (CHL), et explorer le mécanisme de suppression des ELF MF sur la communication intercellulaire à jonction communicante (GJIC).
Méthodes : Les cellules ont été irradiées pendant 24 h avec un champ magnétique sinusoïdal de 50 Hz à 0,8 mT sans ou avec du 12-O-tétrade-canoylphorbol-3-acétate (TPA), 5 ng/ml pendant 1 h. La localisation des protéines Cx43 a été réalisée par analyse histochimique par immunofluorescence indirecte et détectée par microscopie confocale. La deuxième expérience a été menée pour examiner la quantité de protéines Cx43 dans les noyaux ou le cytoplasme et détectée par analyse Western blot.
RÉSULTATS : Les cellules exposées au TPA pendant 1 h présentaient moins de taches marquées brillantes dans les régions de jonction intercellulaire que les cellules normales. La plupart des taches marquées au Cx43 se trouvaient dans le cytoplasme et s'agrégaient près des noyaux. Dans le même temps, la quantité de protéine Cx43 dans le cytoplasme était augmentée [(2,03 ± 0,89) dans le groupe ELF, (2,43 ± 0,82) dans le groupe TPA] par rapport au témoin normal (1,04 ± 0,17) (P < 0,01).
CONCLUSION : L'inhibition de la fonction GJIC par ELF MF seul ou associé au TPA peut être liée au déplacement de Cx43 des régions de jonction intercellulaire vers le cytoplasme.
Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi. août 2002 ; 20(4) : 260-2.
Mécanismes physiques dans les thérapies neuroélectromagnétiques.
Liboff AR, Jenrow KA.
Département de physique, Université d'Oakland, Rochester, MI 48309, États-Unis. liboff@oakland.edu
Les paramètres physiques utilisés pour caractériser les différents types de dispositifs électromagnétiques utilisés en neurothérapie peuvent inclure la puissance, la fréquence, la fréquence porteuse, le courant, l'intensité du champ magnétique et le caractère principalement électrique ou magnétique de l'application. Les courants peuvent varier de quelques dizaines de microampères à quelques centaines de milliampères, les champs magnétiques de quelques dizaines de microteslas à plus d'un tesla, et les fréquences de quelques Hz à plus de 50 GHz. Une division en trois catégories de dispositifs est proposée, en fonction du courant appliqué et de la spécificité du signal thérapeutique. Deux domaines de recherche offrent un potentiel important pour de nouvelles stratégies neuroélectromagnétiques. L'étude des états oscillatoires neuronaux endogènes suggère l'utilisation de champs externes pour renforcer ou inhiber ces états. Par ailleurs, divers groupes indépendants ont rapporté que des champs magnétiques faibles, en particulier les champs de résonance cyclotronique ionique, sont capables de modifier radicalement le comportement chez le rat.
NeuroRéadaptation. 2002;17(1):9-22.
Mécanisme d'action des champs électromagnétiques de très basse fréquence sur les systèmes biologiques.
Balcavage WX, Alvager T, Swez J, Goff CW, Fox MT, Abdullyava S, King MW.
École de médecine de l'Université de l'Indiana, Université d'État de l'Indiana, Terre Haute 47809, États-Unis.
Ce rapport décrit un mécanisme simple, basé sur l'effet Hall, par lequel les champs électromagnétiques pulsés (CEMP) statiques et basse fréquence (50-60 Hz) peuvent modifier le flux de cations à travers les membranes biologiques et altérer le métabolisme cellulaire. Nous démontrons que les champs magnétiques couramment présents dans l'environnement sont susceptibles de provoquer des interactions biologiquement significatives entre les cations transportés et les domaines fondamentaux des protéines des canaux cationiques. Nous calculons que ces interactions génèrent des forces d'une amplitude similaire à celles créées par les variations normales de tension transmembranaire connues pour activer les canaux cationiques. Ainsi, les CEMP se révèlent capables de réguler le flux à travers les canaux cationiques, modifiant ainsi les concentrations de cations cellulaires à l'état stationnaire et, par conséquent, les processus métaboliques dépendant de ces concentrations.
Biochem Biophys Res Commun. 15 mai 1996;222(2):374-8.
Un mécanisme proposé pour l'action des champs magnétiques statiques puissants sur les biomembranes.
Rosen AD
Département de neurologie, École de médecine, Université d'État de New York à Stony Brook 11794-8121.
Des études expérimentales ont démontré un effet dépendant de la température de forts champs magnétiques statiques sur la fonction synaptique. Ces résultats pourraient s'expliquer par les propriétés diamagnétiques des phospholipides membranaires. La modification de l'anisotropie diamagnétique coïncidant avec la transition de phase thermotrope membranaire est responsable de la dépendance de ce phénomène à la température et permet de mieux comprendre le mécanisme d'action de ces champs. À la température de pré-transition de phase, des domaines de phase gel anisotropes hautement diamagnétiques existent au sein d'une phase cristal liquide plus fluide. La réorientation magnétique partielle de ces domaines entraîne une distorsion de la membrane et, par conséquent, une altération fonctionnelle des canaux ioniques spécifiques contigus. Ce mécanisme explique adéquatement les observations des effets des champs magnétiques statiques sur le système nerveux central et à la jonction neuromusculaire. Il est suggéré que le même mécanisme pourrait être à l'œuvre dans d'autres biosystèmes.
Int J Neurosci. 1993 nov.;73(1-2):115-9.