Un nombre surprenant de mutations génétiques seraient dues à une bizarrerie quantique

De nouvelles recherches suggèrent qu’un nombre insoupçonné de mutations spontanées de l’ADN, ayant joué un rôle clef dans l’évolution de la vie sur Terre mais également à l’origine de certaines maladies, seraient causées par un étrange phénomène quantique.

Tunnel quantique

L’ADN obtient sa célèbre forme en double hélice grâce à des molécules appelées bases nucléiques, reliées par des liaisons hydrogène. Ces bases, désignées par les lettres A, C, G et T, suivent généralement des règles strictes quant à la façon dont elles s’apparient : A se lie à T et C se lie à G. Mais parfois, les liaisons hydrogène peuvent être modifiées et les bases s’associer au mauvais partenaire. Si ces mutations ponctuelles sont généralement inoffensives, elles peuvent parfois entraîner des dysfonctionnements génétiques.

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Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature Communications Physics, des chercheurs de l’université du Surrey ont découvert que certaines de ces modifications peuvent se produire à la suite d’un étrange phénomène quantique connu sous le nom d’effet tunnel, impliquant que certaines des particules les composant traversent spontanément des barrières qu’elles ne devraient théoriquement pas être en mesure de franchir.

Imaginez une balle (représentant ici la particule) dans une vallée. Alors que la physique classique voudrait qu’une certaine quantité d’énergie lui soit appliquée pour qu’elle franchisse la colline, l’effet tunnel quantique (se produisant dans toute une série de scénarios, comme la fusion nucléaire) lui permet de surmonter cet obstacle de son propre chef et d’apparaître de l’autre côté, presque instantanément.

Dans le cas des mutations de l’ADN, l’équipe explique que les particules qui créent ce tunnel sont des protons à l’intérieur des atomes d’hydrogène, pouvant sauter d’un côté de la liaison à l’autre. S’ils le font juste avant que les deux brins d’ADN ne soient coupés dans le cadre du processus de réplication cellulaire, les protons peuvent être piégés du mauvais côté, ce qui entraîne un mauvais appariement de l’ADN et une mutation potentielle.

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D’importantes implications

L’idée que l’effet tunnel quantique puisse se produire lors d’une mutation de l’ADN avait été suggérée pour la première fois il y a plusieurs décennies, mais le mécanisme avait été par la suite largement négligé, principalement parce que l’environnement biologique était jugé trop chaud et complexe.

Les auteurs de la nouvelle étude ont non seulement découvert que ce n’était pas le cas, mais que la chaleur activait en fait les protons pour qu’ils fassent le grand saut. La modélisation informatique de la dynamique du processus a en effet montré que ces particules faisaient davantage d’allers-retours, ce qui suggère que le transfert de protons par effet tunnel quantique joue un rôle bien plus important que prévu dans les mutations génétiques.

Selon l’équipe, la confirmation expérimentale de tels phénomènes entraînerait une large remise en question des modèles actuels.

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