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Posté par Adrien le Lundi 01/03/2010 à 00:00
Evidence d'un mécanisme quantique au cours de la photosynthèse chez les algues
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 (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques qu'on regroupe sous l'appellation générale de physique quantique....) afin d'optimiser la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition) est le processus...), processus essentiel à leur survie.

Des protéines spécifiques, appelées complexes collecteurs de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) (CCL), sont utilisées dans la photosynthèse pour capturer la lumière solaire et l'acheminer sous forme d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) aux "cellules solaires" de la plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des Eucaryotes. Elles sont, avec les...), 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 (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) grâce à un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le...) 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 ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux...) de la lumière du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile...). Les processus en résultant, y compris les transferts d'énergie entre molécules particulières liées à la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on parle de protéine lorsque la...), 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 (La vie est le nom donné :) 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 (En mécanique quantique, le principe de superposition stipule qu'un même état quantique peut possèder plusieurs valeurs pour une certaine quantité...) quantique, phénomène fondamental de la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une...) de la mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou transmet un...) quantique.

Cette découverte n'est pas sans conséquences. En premier lieu, cela signifie que les lois de probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des probabilités est un sujet de grande...) de la mécanique quantique peuvent prévaloir sur les lois classiques de la cinétique (Le mot cinétique fait référence à la vitesse.) 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".

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Source: BE Allemagne numéro 472 (24/02/2010) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /62344.htm