Trois artisans travaillent dans le même atelier. Le premier tente de comprendre si de minuscules sabliers sont intégrés dans les machines de la nature elle-même. Le deuxième ajuste un pointeur laser sur son microscope pour apercevoir des détails invisibles à l'œil nu. Le troisième, à l'inverse, prend des fils vivants et les tisse délicatement dans de fragiles circuits quantiques. L'atelier, c'est l'interface entre la physique quantique et la biologie.
La première approche — « modèles quantiques » — cherche où la cellule vivante utilise déjà les lois du monde microscopique. L'exemple le plus solide est l'hydrogène dans certaines enzymes. La particule franchit la barrière d'énergie non pas « par-dessus », mais « à travers » — c'est l'effet tunnel quantique. C'est comme si une voiture traversait parfois une fine paroi rocheuse, alors qu'elle ne peut pas franchir la crête. Autre candidat : la boussole des oiseaux migrateurs. Dans leur œil, des paires de radicaux moléculaires fonctionnent peut-être, dont les spins (rotations autour de leur propre axe) ressentent le champ magnétique terrestre, comme l'aiguille d'une boussole ressent le nord.
La deuxième approche — « microscopie optique » — demande si les instruments quantiques donnent une image plus nette que les instruments classiques. Par exemple, peut-on mesurer la température à l'intérieur d'une seule cellule à l'aide d'une poussière de diamant qui émet une lumière différente selon la chaleur ? Mais ici, il faut éviter de confondre un exploit technique avec une utilité réelle : si le bon vieux thermomètre fait aussi bien l'affaire, la nouveauté quantique reste un jouet coûteux.
La troisième approche — « la biologie pour le quantique » — renverse la question. Les structures cellulaires, comme les filaments de protéines, peuvent-elles servir d'échafaudages pour assembler des ordinateurs quantiques ? Le vivant sait construire des réseaux parfaitement réguliers, sans le moindre défaut — ce qui manque tant dans la fabrication des puces électroniques.
Au final, l'atelier fait davantage d'expériences qu'il ne livre de produits finis. L'effet tunnel dans les enzymes et la boussole magnétique sont les éléments les plus fiables. Le reste relève plus de la promesse que du résultat. Mais c'est souvent à de tels carrefours que naissent des outils inattendus. Autrefois, l'électricité semblait n'être qu'un amusant tour de passe-passe avec une patte de grenouille.
Le mot « quantique » vient du latin « quantum » — « combien ». En biologie, la question principale reste de savoir combien d'effets quantiques sont réellement nécessaires à la vie, et non pas seulement présents en éprouvette.
Dans le roman de Greg Egan, « L'Échelle de Schild », les effets quantiques dans une cellule vivante deviennent la clé pour créer un nouveau vide qui réécrit les lois de la physique — un écho des mêmes débats sur la frontière entre le vivant et le quantique.