Evidence d'un mécanisme quantique au cours de la photosynthèse chez les algues
Par Benje le lundi, mars 1 2010, 07:18 - Nouvelles Scientifiques - Lien permanent
Source: BE Allemagne numéro 472 (24/02/2010) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT
Une équipe de chimistes de l'Université de Toronto
vient d'apporter une contribution majeure au domaine émergent de la
biologie quantique en observant des phénomènes quantiques dans le
processus de photosynthèse d'algues marines. Les expériences ont
démontré que lors de leur fonctionnement normal, les systèmes
biologiques ont la capacité d'utiliser la mécanique quantique afin
d'optimiser la photosynthèse, processus essentiel à leur survie.
Des protéines spécifiques, appelées complexes collecteurs de lumière
(CCL), sont utilisées dans la photosynthèse pour capturer la lumière
solaire et l'acheminer sous forme d'énergie aux "cellules solaires" de la
plante, qui sont d'autres protéines connues en tant que centres de
réaction.
Les chercheurs ont isolé les CCL de deux espèces d'algues marines
différentes et étudié leurs fonctionnements dans des conditions normales
de température grâce à un maser femtoseconde (expérience connue
sous le nom de spectroscopie électronique à 2 dimensions).
Dans ces expériences, les protéines CCL ont été stimulées par des
impulsions laser afin de simuler l'absorption de la lumière du soleil. Les processus en résultant, y compris les
transferts d'énergie entre molécules particulières liées à la protéine,
ont été suivis et chronométrés. Les experts ont alors été étonnés de
trouver des preuves manifestes de l'existence d'états quantiques ayant
une durée de vie étendue impliqués dans le transfert de l'énergie. Les
résultats suggèrent que l'énergie de la lumière absorbée réside dans
deux endroits à la fois, c'est-à-dire un état de superposition quantique, phénomène
fondamental de la théorie de la mécanique quantique.
Cette découverte n'est pas sans conséquences. En premier lieu, cela
signifie que les lois de probabilité de la mécanique quantique peuvent
prévaloir sur les lois classiques de la cinétique dans ce système biologique
complexe, même à température ambiante. L'énergie peut ainsi circuler de
manière efficace en empruntant simultanément plusieurs chemins à travers
les protéines "antennes". Elle soulève également d'autres questions
fascinantes, telle que: est-ce que ces organismes ont développé des
stratégies de récolte de la lumière grâce à la mécanique quantique pour
obtenir un avantage évolutif ?
Ces travaux sont parus dans le numéro du 4 février 2010 de la revue Nature
sous le titre de "Coherently wired light-harvesting in photosynthetic
marine algae at ambient temperature".