Comment un seul atome décide si vous voyez ou non express
Au fond de l'œil, dans une fine couche de cellules, une minuscule machine moléculaire est à l'œuvre. Elle capte la lumière et la transforme en signal que le cerveau interprète comme une image. Mais parfois, une faute de frappe s'insère dans les plans de cette machine – une seule lettre du code génétique est modifiée, et l'enfant naît aveugle.
Les scientifiques sont restés longtemps perplexes : pourquoi certaines fautes cassent-elles complètement la machine, alors que d'autres ne font que la ralentir légèrement ? Il s'avère que le problème ne vient pas d'une mutation qui bouche un orifice important, comme un bouchon. C'est plus subtil : à l'intérieur de la protéine se trouve un tunnel par lequel un proton – une particule minuscule – saute d'un endroit à un autre. Ce saut obéit aux lois du monde quantique, où une particule peut traverser des barrières comme un fantôme traverse un mur. Mais si le mur devient un peu plus épais – ne serait-ce que d'une fraction d'atome – la probabilité de passage chute de plusieurs centaines, voire de plusieurs milliers de fois.
Pour mesurer cet effet, les chercheurs ont combiné la prédiction informatique de la forme de la protéine avec des calculs quantiques. Ils ont introduit un indicateur simple – l'activité quantique relative – qui montre à quel point une mutation affaiblit la tunnelisation du proton. Cet indicateur a nettement séparé les patients en deux groupes : ceux atteints de cécité sévère et ceux présentant une forme bénigne de la maladie.
Désormais, les médecins pourront prédire à l'avance la gravité de la maladie en examinant simplement la structure de la protéine. Et cette approche – rechercher des « précipices quantiques » dans les protéines – pourrait s'avérer utile pour de nombreuses autres maladies héréditaires où des fractions d'angström font toute la différence.
Le proton ne tunnelise pas seulement dans l'œil. Sans la tunnelisation quantique, le Soleil ne brillerait pas : c'est ainsi que les protons surmontent la répulsion électrique et déclenchent les réactions de fusion thermonucléaire.
Dans la série « The Expanse », la protomolécule extraterrestre réorganise les organismes vivants au niveau quantique – un peu comme les mutations de RPE65 modifient le fonctionnement d'une protéine en raison d'effets quantiques.