L’étrangeté quantique pourrait être la force motrice derrière les mutations de l’ADN

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Quantum weirdness could be the driving force behind DNA mutations ©Getty Images

Par Jason Goodyer

Des changements spontanés dans le code génétique peuvent être causés par des particules subatomiques qui traversent l’hélice de l’ADN.

Les mutations génétiques sont des changements dans l’ADN d’un organisme qui peuvent résulter d’erreurs commises lors de la division cellulaire, d’infections virales ou d’exposition à des rayonnements et à des agents cancérigènes. Ils sont essentiels à l’évolution car ils peuvent conduire à des adaptations qui permettent à certains organismes de surpasser les autres dans leur environnement, mais peuvent également conduire à des maladies.

Ils peuvent être considérés comme des « fautes d’orthographe » dans le code génétique d’un organisme. L’ADN est composé de quatre bases – A, C, T et G – qui, dans des conditions normales, se lient toujours de manière spécifique : A se lie toujours à T, par exemple. Ces liaisons forment les « échelons » de l’échelle torsadée qui constitue la structure emblématique de la double hélice de l’ADN.

Cependant, si la nature de ces liaisons est altérée d’une manière ou d’une autre, les règles d’appariement normales se brisent, ce qui conduit à des bases incorrectes qui s’attachent les unes aux autres et donnent éventuellement lieu à une mutation.

Maintenant, des chercheurs de l’Université de Surrey ont découvert que cette liaison dépareillée peut être causée par un phénomène mystérieux connu sous le nom de tunneling quantique.

Le tunneling se produit lorsque les particules se déplacent à travers une barrière que, selon la physique classique, elles ne devraient pas être en mesure de faire via des effets quantiques. La barrière peut être un milieu physiquement infranchissable, tel qu’un isolant, ou une région de haute énergie que la particule n’est pas assez énergique pour surmonter.

Dans le cas de mutations génétiques, l’équipe de Surrey a découvert que les protons, des particules subatomiques impliquées dans la liaison de l’ADN, creusent continuellement des tunnels d’avant en arrière à travers la barrière d’énergie située entre les deux côtés de l’hélice.

S’ils le font dans les instants qui précèdent la scission de l’hélice le long de son centre au cours de la première étape du processus de copie de l’ADN, certains protons peuvent être pris du mauvais côté. Cela peut entraîner une erreur de copie et, potentiellement, une mutation.

« Les biologistes s’attendraient généralement à ce que le creusement de tunnels ne joue un rôle important qu’à basse température et dans des systèmes relativement simples », a déclaré le co-auteur de l’étude, le Dr Marco Sacchi. « Par conséquent, ils avaient tendance à écarter les effets quantiques dans l’ADN. Avec notre étude, nous pensons avoir prouvé que ces hypothèses ne tiennent pas. »


En savoir plus sur la physique quantique :


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