La majorité des approches de PhotoBioModulation considèrent que la cible principale du rayonnement infrarouge est la mitochondrie. Mais si une autre cible biologique majeure existait… l’eau elle-même ?

Et si la cible principale du rayonnement infrarouge dans le vivant n’était pas seulement la cellule… mais aussi l’eau ? Depuis plusieurs années, la PhotoBioModulation (PBM) explore l’effet du rayonnement électromagnétique dans les bandes du rouge et du proche infrarouge sur la physiologie cellulaire.

Les recherches ont notamment montré que certaines longueurs d’onde peuvent interagir avec des chromophores cellulaires, en particulier au niveau des mitochondries, et moduler ainsi des mécanismes essentiels du métabolisme énergétique, notamment la respiration cellulaire et la production d’ATP.

Mais une question mérite aujourd’hui d’être posée :

le rayonnement électromagnétique agit-il uniquement sur les structures cellulaires ? Ou pourrait-il également interagir avec le milieu biologique dans lequel ces structures évoluent ?

Ce modèle propose une hypothèse simple : le rayonnement électromagnétique biologiquement actif pourrait interagir avec le vivant à deux niveaux complémentaires :

• les structures cellulaires
• le milieu aqueux biologique

PhotoBioModulation : modulation de la respiration cellulaire

La PhotoBioModulation (PBM) repose sur l’interaction entre certaines longueurs d’onde du rayonnement électromagnétique et des chromophores biologiques. Parmi ces chromophores, la cytochrome c oxydase, enzyme clé de la chaîne respiratoire mitochondriale, occupe une place centrale. Sous l’effet de certaines longueurs d’onde lumineuses, plusieurs phénomènes biologiques ont été observés :

• stimulation de la respiration mitochondriale
• augmentation de la production d’ATP
• modulation du stress oxydatif
• activation de voies de signalisation cellulaire

Ces effets sont aujourd’hui étudiés dans plusieurs domaines biomédicaux :

• cicatrisation tissulaire
• récupération musculaire
• gestion de la douleur
• neurologie

Les travaux du chercheur Michael R. Hamblin ont largement contribué à structurer ce champ de recherche.

L’eau : composant fondamental du vivant

L’eau constitue le composant majoritaire de la matière vivante et joue un rôle déterminant dans l’organisation des systèmes biologiques. Chez l’être humain adulte, elle représente en moyenne 60 à 70 % de la masse corporelle totale, avec des variations selon les tissus :

• cerveau : ~75 %
• muscles : ~70–75 %
• sang : ~80 %
• os : ~20–25 %

À l’échelle cellulaire, la proportion d’eau est encore plus élevée : le cytoplasme contient généralement 70 à 85 % d’eau. Un litre d’eau contient environ 3,3 × 10²⁵ molécules d’eau. Ainsi, dans une cellule typique d’environ 10 µm de diamètre, on peut estimer la présence de plusieurs milliards de molécules d’eau.

Ces molécules constituent donc le milieu physique dominant dans lequel se déroulent les processus biologiques.

Polarité et organisation moléculaire

La molécule d’eau possède une structure géométrique particulière. L’angle entre les liaisons O–H est d’environ 104,5°, ce qui confère à la molécule une polarité électrique importante. Chaque molécule peut établir jusqu’à quatre liaisons hydrogène, formant un réseau tridimensionnel dynamique. Ces réseaux se réorganisent en permanence avec une durée de vie de l’ordre de quelques picosecondes.

L’eau interfaciale et les zones d’exclusion (EZ Water)

Dans les systèmes biologiques, l’eau se trouve presque toujours au voisinage de surfaces biologiques :

• membranes cellulaires
• protéines
• acides nucléiques
• matrices extracellulaires

Dans ces conditions, l’eau peut adopter des organisations particulières appelées eaux interfaciales. Les travaux du professeur Gerald H. Pollack ont mis en évidence une phase particulière appelée : Exclusion Zone Water (EZ Water). Cette phase présente plusieurs propriétés :

• organisation moléculaire plus ordonnée
• exclusion de nombreuses particules et solutés
• charge électrique négative
• propriétés physiques distinctes de l’eau en vrac

Dans certaines expériences, l’épaisseur de ces zones peut atteindre 100 à 300 micromètres.

Longueurs d’onde infrarouges et interaction avec l’eau

Les applications de PhotoBioModulation utilisent principalement des longueurs d’onde situées dans les bandes du rouge profond et du proche infrarouge, notamment : 660 nm et 810–850 nm

Ces longueurs d’onde pénètrent efficacement les tissus biologiques et interagissent avec certains chromophores cellulaires. Cependant, du point de vue de la spectroscopie infrarouge de l’eau, les bandes d’absorption les plus marquées de l’eau liquide se situent autour de : 1450 nm, 1940 nm et ≈ 3000 nm

Ces bandes correspondent aux modes vibrationnels des liaisons O–H. La bande autour de 3000 nm correspond notamment à une absorption particulièrement forte, ce qui peut toutefois s’accompagner d’un effet thermique important.

PBM : 660 nm – 850 nm → interaction avec mitochondries

WBM : 1450 nm – 1940 nm – 3000 nm → interaction possible avec l’eau biologique

Vers un concept bioénergétique complémentaire : la WaterBioModulation

Si le rayonnement électromagnétique peut interagir avec les chromophores mitochondriaux mais aussi avec la structuration de l’eau biologique alors il devient possible d’envisager deux niveaux d’interaction biophysique :

• PhotoBioModulation (PBM) interaction photon – mitochondrie modulation de la respiration cellulaire
• WaterBioModulation (WBM) interaction photon – eau biologique modulation possible de la structuration de l’eau interfaciale

L’introduction du concept de WaterBioModulation (WBM) vise ainsi à proposer un cadre bioénergétique complémentaire, venant enrichir les approches actuelles de la PhotoBioModulation.

Une perspective de recherche

L’exploration conjointe de ces deux approches pourrait ouvrir un champ de recherche particulièrement intéressant : l’étude des interactions entre rayonnement électromagnétique – eau biologique – métabolisme cellulaire.

Pour les cliniciens et les chercheurs intéressés par les approches biophysiques du vivant, cette perspective pourrait constituer une piste de réflexion et d’investigation prometteuse.

L’eau : un système physique profondément complexe

Perspectives issues de la physique fondamentale

L’eau est souvent considérée, en biologie, comme un simple solvant. Cependant, du point de vue de la physique, cette vision est largement simplificatrice.

Le physicien Richard Feynman soulignait déjà la complexité remarquable de l’eau, notamment dans ses célèbres cours de physique (The Feynman Lectures on Physics). Il y insiste sur plusieurs points fondamentaux :

Une molécule simple… aux propriétés extraordinaires

Bien que composée de seulement trois atomes (H₂O), l’eau présente des propriétés physiques particulièrement complexes :

• interactions dipolaires fortes
• réseau dynamique de liaisons hydrogène
• comportements collectifs émergents
• propriétés thermodynamiques atypiques

Feynman insistait sur le fait que ces propriétés résultent de l’interaction collective d’un très grand nombre de molécules, et ne peuvent être réduites à une simple description individuelle.

Un système collectif et non trivial

Dans cette perspective, l’eau doit être considérée comme un système collectif fortement corrélé, dans lequel :

• les interactions locales influencent l’organisation globale
• les structures émergent de manière dynamique
• les propriétés macroscopiques dépendent de phénomènes microscopiques complexes

Cette approche est particulièrement pertinente dans les systèmes biologiques, où l’eau est en interaction constante avec :

• des surfaces hydrophiles
• des champs électromagnétiques
• des structures moléculaires organisées

Sensibilité aux champs et aux interactions physiques

Feynman soulignait également que les systèmes moléculaires complexes peuvent être sensibles à des perturbations physiques externes, notamment :

• champs électromagnétiques
• énergie thermique
• interactions de surface

Dans ce cadre, il devient pertinent d’explorer l’hypothèse selon laquelle certaines longueurs d’onde du rayonnement électromagnétique, notamment dans l’infrarouge, pourraient influencer :

• l’organisation du réseau de liaisons hydrogène
• les propriétés collectives de l’eau
• les structures interfaciales

Vers une lecture biophysique élargie

Ces éléments issus de la physique fondamentale ne constituent pas en eux-mêmes une théorie de l’eau biologique.

Cependant, ils fournissent un cadre conceptuel important :

• l’eau n’est pas un simple solvant passif
• c’est un milieu dynamique, structuré et potentiellement sensible à son environnement physique

Dans cette perspective, l’étude des interactions entre :

• rayonnement électromagnétique
• structuration de l’eau
• systèmes biologiques

s’inscrit dans une continuité naturelle entre physique fondamentale et biophysique.

WaterBioModulation

L’introduction du concept de WaterBioModulation (WBM) peut ainsi être envisagée comme une extension de cette réflexion : explorer comment l’énergie électromagnétique pourrait interagir non seulement avec les structures biologiques, mais aussi avec le milieu aqueux structuré qui les entoure.