Les cellules eucaryotes organisent la distribution des protéines synthétisées et des nutriments endocytés en déplaçant de façon coordonnée les vésicules contenant ces produits. Pour ce faire, les vésicules intracellulaires sont équipées de moteurs moléculaires. Un moteur moléculaire est une enzyme qui convertit l’énergie libérée par l’hydrolyse de l’ATP en travail mécanique. Un moteur moléculaire est associé à un filament auquel il peut se lier : les microtubules pour les kinésines et les dynéines, et les filaments d’actine pour les myosines. Lorsqu’il est lié au filament, l’hydrolyse de l’ATP en ADP entraîne un changement de conformation qui permet au moteur de se déplacer vers le site de liaison suivant à la surface du filament. Les filaments d’actine et les microtubules sont des polymères orientés. Chacun des moteurs moléculaires ne se déplace que dans un sens. Ces moteurs moléculaires ont différentes fonctions dans la cellule. Ceux mis en jeu dans le trafic intracellulaire sont les moteurs des famille des kinésines 1 (kinésines conventionnelles), 2,3 et 14 14, les dynéines cytoplasmiques et les myosines 1 et 5. En particulier, les dynéines cytoplasmiques et les kinésines 14peuvent déplacer les endosomes vers l’extrémité - (vers le noyau) alors que les kinésines 1, 2 et 3 les déplacent vers l’extrémité + (vers la membrane cytoplasmique). Les moteurs moléculaires, particulièrement les kinésines, ont été l’objet de nombreuses études in vitro. En utilisant des pinces optiques
Le principe de ces expériences est d’isoler une kinésine et de la fixer à une bille micronique. On approche un microtubule reconstitué sur lequel elle est capable de se déplacer. L’utilisation de pinces optiques a permis à différentes équipes d’établir que les kinésines et les dynéines se déplacent par pas successifs d’une longueur de huit nanomètres.

En 1995, Meinhofer et al ont pu établir la relation force vitesse pour une kinésine unique. Pour cela ils ont utilisé le dispositif