Bonjour,
Plusieurs types d'interactions interviennent dans la cohésion de la matière.
Au niveau interatomique, l'interaction entre deux noyaux atomiques est appelée liaison chimique. Elle a plusieurs origines :
1° L'interaction entre les orbitales de chaque atome. Autour de chaque atome, les électrons sont répartis sur plusieurs niveaux d'énergie. Ces différents niveaux forment des couches qui sont remplies par les électrons par ordre d'énergie croissante lorsque l'atome est à son état fondamental (de plus basse énergie). Pour simplifier, lorsque les couches les plus basses sont totalement remplies (on parle de configuration en couche fermée), l'atome a une stabilité maximale n'interagit pas avec les autres atomes. Lorsque la dernière couche n'est que partiellement remplie, l'atome interagit avec ses voisins de façon à accéder à une configuration en couche fermée : il en résulte la mise en commun des électrons de deux atomes adjacents, ce qui permet de stabiliser l'ensemble par rapport aux système formé par les deux atomes isolés. La liaison formée est très solide et fortement directionnelle : on la nomme liaison covalente.
2° une autre manière pour un atome dont la couche externe est non complète est de perdre ou de gagner un certain nombre d'électrons pour former un cation ou un anion. Un cation présente un défaut d'électron et est chargé positivement ; un anion possède un excès d'électrons et est chargé négativement. Les cations et les anions ayant des charges électriques opposées, ils s'attirent mutuellement et forment une liaison dite ionique. Par exemple, le sel de cuisine est un cristal formé d'ions chlorure Cl- et d'ions sodium Na+. La liaison ionique est également forte, les solides ioniques sont durs et possèdent une température de fusion élevée..
Dans un grand nombre de cas, la liaison possède à la fois un caractère covalent et un caractère ionique. La proportion de chaque caractère dépend de plusieurs propriétés atomiques dont l'électronégativité et la polarisabilité.
3° Il existe enfin un troisième type de liaison chimique qui est la liaison métallique. Celle-ci n'est pas directionnelle, ce qui explique pourquoi un métal est facilement malléable et ductile. La cohésion d'un métal est assurée par la délocalisation d'électrons (chargés négativement) entre les cations métalliques (chargés positivement). Ce modèle permet également d'expliquer leur forte conductivité thermique et électrique.
Au niveau intermoléculaire, d'autres forces assurent la cohésion d'un édifice. Il s'agit de forces attractives : interactions dites de Van der Waals et liaisons hydrogène ; ou répulsives : deux molécules ne peuvent s'approcher trop l'une de l'autre en raison de l'impossibilité pour leurs nuages électroniques de s'interpénétrer.
1° Les interactions de Van der Waals sont d'ordre électrostatique : les molécules possède souvent un moment dipolaire permanent ou bien elles sont facilement polarisables, ce qui provoque l'apparition d'un moment dipolaire induit. On distingue l'interaction entre dipoles permanents (Keesom), entre un dipole permanent et un dipole induit (Debye) ou entre dipoles induits (London). Cette dernière la plus importante des trois lorsqu'il n'y a pas de fort dipole permanent. Généralement, plus une molécule est grosse et plus les interactions de Van der Waals sont fortes (la polarisabilité est plus élevée, ce qui augmente l'importance des interactions de London).
2° Les liaisons hydrogènes expliquent pourquoi l'eau, bien que de petite taille, bout à une température si élevée : les interactions responsables de cette propriété consistent en l'interaction entre les atomes d'hydrogènes et les atomes d'oxygènes entre molécules voisines : schématiquement HO-H.....O-H2. Cette interaction est dûe à la polarisation des liaisons O-H : l'atome d'oxygène étant plus électronégatif, il présente une charge partielle négative ; l'atome d'hydrogène possède quant à lui une charge partielle positive. Le même type d'interaction intervient dans la cohésion des alcools.
La liaison hydrogène joue surtout un rôle primordial en biologie : par exemple, c'est elle qui permet aux deux brins de notre ADN de se lier de façon complémentaire : chaque brin présente une séquence formée à partir de quatre bases azotées notées A, T, C, G. Il y a interaction normale uniquement entre les bases A et T d'une part et C et G d'autre part. L'explication réside dans l'existence de liaisons hydrogène entre les bases azotées. Il en résulte que seuls les deux brins d'ADN possèdent deux séquences de bases azotées complémentaires : si l'un présente une séquence ACATT, l'autre présentera la séquence TGTAA au même niveau. C'est ainsi que l'ADN peut se répliquer sans perte du patrimoine génétique de l'individu, puisque chaque brin contient toute l'information, mais d'une manière complémentaire par rapport à l'autre.
De même, les liaisons hydrogènes sont responsable du repliement spécifiques de macromolécules comme les peptides (formation d'hélices, de feuillets et disposition relative de ces éléments conduisant à la définition précise d'un site actif, pour une enzyme par exemple) ou encore l'ARN.
Sans la liaison hydrogène, les réactions ultra-spécifiques qui ont lieu dans notre organisme ne seraient pas possible... la vie non plus.
Pour remonter à l'échelle du corps humain, il faut faire appel à d'autres interactions encore. Par exemple, les membranes de nos cellules sont formées d'une bicouche lipidique dont l'organisation s'explique par la structure des lipides : une longue chaîne carbonée apolaire qui est hydrophobe et donc tournée vers l'intérieur de la membrane, prolongée par une tête polaire, donc hydrophile, qui pointe à la surface de la membrane, soit du côté du milieu extracellulaire, soit vers l'intérieur de la cellule. La formation de membranes et de vésicules s'expliquent par le même phénomène. Un des jalons importants vers l'apparition de la vie est précisément la création d'une frontière entre l'intérieur de l'organisme (au début de la cellule) et le milieu extérieur. Les phénomènes d'échange entre les deux milieux sont régulés par divers structures et mécanismes (protéines membranaires, canaux ioniques, exocytose...) dans lesquels interviennent également des effets hydrophiles / hydrophobes.
C'est au moment de parler de la cohésion des tissus que j'atteins les limites de ma connaissance... fais appel aux biologistes pour t'éclairer !
Edit : Salut Daniel,
Ca alors je ne pensais pas t'épater à ce point ;D
Non, je n'ai pas dans mon ordi de discours tout prêt à être copié-coller... comme toi je prends ça comme une sorte de défi : suis-je capable de ressortir mes connaissances sous une forme suffisamment simple pour être compris par un néophyte, sans pour autant perdre (trop) en rigueur et en précision ?
Quant au contenu proprement dit, il est tout frais dans ma petite tête, donc ça va à peu près... et quand j'ai la mémoire qui flanche ou que je cherche un exemple hyper précis, il m'arrive de consulter mes fiches ou bien un bouquin... toujours à portée de main, sans décoller de ma chaise ! Dans dix ans ça reviendra sans doute moins vite et moins précisément, on pourra en reparler à ce moment-là :o)