Il est difficile de conceptualiser le comportement quantique curieux des particules subatomiques, qui sont souvent trop minuscules, fugaces et contre-intuitives pour être conceptualisées à une échelle tangible. Mais les nouvelles recherches vont à l’encontre de cette tendance, en suggérant qu’un phénomène quantique inhabituel pourrait avoir un impact sérieux sur les structures biologiques, provoquant même des mutations ponctuelles dans les molécules d’ADN.

Le résultat est que les liaisons hydrogène qui relient ensemble deux brins d’ADN en spirale sont primordiales pour un processus quantique inhabituel appelé « tunnelisation de protons », selon une recherche publiée par des scientifiques de l’Université du Surrey le mois dernier dans la revue Physical Chemistry Chemical Physics.

La tunnellisation de protons se produit lorsqu’un proton semble disparaître et réapparaître ailleurs, de l’autre côté d’une barrière physique ou énergétique. Les protons sont massifs par rapport aux autres particules subatomiques qui existent à l’échelle quantique, il n’est donc pas aussi courant de voir un tunnel à protons par rapport à quelque chose comme un tunnel à électrons. Mais c’est possible, et lorsque cela se produit à l’intérieur d’une molécule d’ADN, cela peut essentiellement déplacer les atomes au mauvais endroit, entraînant une mutation du code génétique.

« Beaucoup soupçonnent depuis longtemps que le monde quantique joue un rôle dans la vie telle que nous la connaissons », a déclaré l’auteur principal et chimiste du Surrey, Marco Sacchi, dans un communiqué de presse. « Bien que l’idée que quelque chose puisse être présent à deux endroits en même temps puisse être absurde pour beaucoup d’entre nous, cela arrive tout le temps dans le monde quantique, et notre étude confirme que le tunnelage quantique se produit également dans l’ADN à température ambiante ».

Les chances qu’une de ces mutations quantiques entraîne des problèmes médicaux à terme sont rares – l’article note que les molécules d’ADN sont capables de se réparer assez rapidement. Mais comme pour toute autre mutation, il est possible que ces mutations s’installent et se propagent par le biais du processus de réplication de l’ADN, ce qui pourrait causer des problèmes ou même augmenter le risque de cancer.

« Il nous reste un long et passionnant chemin à parcourir pour comprendre comment les processus biologiques fonctionnent au niveau subatomique », a déclaré Louie Slocombe, coauteur de l’étude et biologiste quantique, dans le communiqué, « mais notre étude – et d’innombrables autres au cours des dernières années – ont confirmé que la mécanique quantique est en jeu ».

Phys.org