Cohésion

Cohésion
n.., koʊˈhiʒən
L’acte, l’état ou le processus de coller ensemble

Définition de la cohésion

Qu’est-ce que la cohésion ? La cohésion, dans sa définition scientifique, désigne l’état de cohérence ou de collage d’entités semblables. La cohésion peut être observée naturellement dans certaines molécules, comme l’eau. Ce qui les fait cohérer ou coller ensemble est la force intermoléculaire qui les maintient ensemble. Néanmoins, celles qui sont attirées par d’autres molécules ou par une substance différente ne présentent pas de cohésion. Ce phénomène est plutôt appelé adhésion.

Le sens du mot cohésion s’applique également à la biologie. Il désigne le processus, l’acte ou l’état dans lequel des molécules semblables ou des parties du corps se lient ou restent proches les unes des autres. En botanique, par exemple, le terme peut désigner la fusion de parties de plantes, comme dans la syncarpie (fusion des carpelles d’un pistil).

Exemples de cohésion et importance biologique

Cohésion des molécules d’eau

L’eau est un exemple de substance présentant une cohésion. L’eau est constituée de molécules de monoxyde de dihydrogène (HOH), c’est-à-dire de deux hydrogènes et d’un oxygène. Regardez le diagramme schématique de la structure chimique d’une molécule d’eau. La molécule présente une polarité, c’est-à-dire l’état de deux charges opposées. L’oxygène a une charge légèrement négative, ce qui donne un pôle partiellement négatif, tandis que ses hydrogènes ont une charge légèrement positive, ce qui donne un pôle partiellement positif. La polarité fait que les molécules d’eau se collent ou s’attirent entre elles.

Les molécules d’eau sont maintenues ensemble par une force de cohésion. Cette force est un type faible ou transitoire de liaison chimique appelée liaison hydrogène intermoléculaire. Elle se forme entre l’hydrogène d’un HOH et l’hydrogène d’un autre HOH. En conséquence, ils forment une goutte d’eau en cohérant. (Réf. 1)

En dehors de la cohésion, l’eau présente également une adhésion. Alors que la cohésion concerne l’attraction entre des molécules similaires, l’adhésion fait référence à l’attraction de molécules dissemblables. Ainsi, alors que la cohésion fait que l’eau forme des gouttes, l’adhésion maintient la goutte sur une surface, comme on le voit à la surface des feuilles ou des fleurs.

Si vous laissez l’eau s’écouler progressivement dans un compte-gouttes, vous remarquerez qu’elle s’écoule en une série de gouttes plutôt que de manière continue. La goutte prend également une forme un peu sphérique (la gravité fait perdre à la goutte sa forme de sphère supposée parfaite). (Réf. 2) Ceci est dû à la tension superficielle. Avez-vous remarqué que lorsque vous remplissez le verre d’eau jusqu’au bord, il forme une forme de dôme sur le dessus ? C’est la tension superficielle.

La tension superficielle, par définition, désigne la force d’attraction exercée par les molécules situées sous les molécules de surface, ce qui amène le liquide à prendre une forme présentant la plus petite surface. (Réf. 3) Ce terme est utilisé notamment lorsque la surface du liquide est en contact avec le gaz, par exemple l’air. (Réf. 2) Elle permet à la surface de l’eau de résister à la rupture même lorsqu’elle est sous tension ou sous contrainte. Quant à savoir ce qui provoque la tension de surface dans l’eau, on l’attribue essentiellement à la cohésion.

Voyez la goutte d’eau à la surface de la feuille sur la photo. La forme sphérique de l’eau est attribuée à la tension superficielle de l’eau. La tension superficielle est due à la cohésion (les molécules d’eau s’attirant mutuellement). Dans cet exemple, la force de cohésion (force entre les molécules d’eau) semble plus forte que la force d’adhésion (force entre une molécule d’eau et d’autres molécules, comme les molécules de l’air et la surface de la feuille).

Les molécules d’eau ont une plus grande attraction entre elles qu’avec les molécules de l’air. Ainsi, elles ont tendance à présenter une tension de surface. Ceci est important pour les plantes car la cohésion et la tension superficielle élevée ont tendance à ralentir la perte d’eau – c’est-à-dire l’eau qui sort par les stomates des feuilles.

La tension superficielle est également ce qui fait que certains insectes restent immobiles au-dessus de l’eau ou marchent à travers elle. Sur la photo ci-dessous, remarquez comment le strider d’eau est capable de rester immobile sans enfoncer ses pattes sous la surface de l’eau.

La tension superficielle, la cohésion et l’adhésion sont les facteurs essentiels qui permettent la capillarité. Ce phénomène est important, notamment chez les plantes vasculaires. L’eau peut remonter un tube étroit contre la gravité grâce à l’action capillaire. La tension superficielle attire les molécules du liquide vers l’intérieur de la surface, ce qui permet d’obtenir la plus petite surface possible. Ensuite, la cohésion est responsable de l’adhésion des molécules d’eau entre elles. L’adhésion aide la molécule d’eau à se lier aux parois des tissus du xylème d’une plante. Ainsi, l’eau peut monter de la racine vers le haut à travers le xylème.

La cohésion des biomolécules

La cohésion n’est pas seulement un phénomène physico-chimique. Elle se produit également sur le plan biologique, comme en témoignent les biomolécules, telles que l’ADN. Si vous vous souvenez dans la division cellulaire, comme la mitose et la méiose, les chromatides sœurs cohabitent jusqu’à ce qu’elles se séparent pendant l’anaphase. Cet événement de cohésion est médié par divers complexes protéiques qui sont collectivement appelés cohésines. Le diagramme ci-dessous illustre les quatre sous-unités protéiques de la cohésine : SMC3, SMC1, SCC1 et SCC3. Les cohésines maintiennent les chromatides sœurs après la duplication de l’ADN en vue de la division cellulaire. Elles garantissent que les chromatides sœurs resteront connectées les unes aux autres jusqu’à ce qu’elles atteignent la région équatoriale de la cellule en division. C’est la perte de cohésion entre les chromatides sœurs qui permet la séparation complète pendant l’anaphase. Sans les cohésines, une ségrégation correcte peut ne pas être garantie. (Réf. 4) La mitose et la méiose utilisent toutes deux la cohésion pour maintenir les chromatides sœurs ensemble et la cohésion est établie avant la mitose et la méiose. (Réf. 4)

1. Gouttes d’eau : Cohésion et adhésion de l’eau. (2020). Appstate.Edu. http://www.appstate.edu/~goodmanjm/rcoe/asuscienceed/background/waterdrops/waterdrops.html
2. Qu’est-ce que la tension superficielle ? Définition et expériences. (2020). ThoughtCo. https://www.thoughtco.com/surface-tension-definition-and-experiments-2699204
3. Définition de la TENSION DE SURFACE. (2020). Merriam-Webster.Com. https://www.merriam-webster.com/dictionary/surface%20tension#:~:text=%3A%20the%20attractive%20force%20exerted%20upon,ayant%20the%20least%20surface%20area
4. Brooker, A. S., & Berkowitz, K. M. (2014). Les rôles des cohésines dans la mitose, la méiose, et la santé et les maladies humaines. Méthodes de biologie moléculaire, 229-266. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-0888-2_11