Une équipe de recherche dirigée par le professeur Yossi Paltiel de l'Université hébraïque de Jérusalem et une équipe de recherche de Weizmann et de l'IST en Autriche ont récemment mené une étude révélant l'impact significatif du spin nucléaire sur les activités biologiques. Cette découverte remet en question des hypothèses de longue date et ouvre des possibilités passionnantes de progrès en biotechnologie et en biologie quantique.

Les chercheurs ont découvert un impact significatif du spin nucléaire sur les processus biologiques, en particulier sur la dynamique de l'oxygène dans les environnements chiraux. Cette percée révolutionnera la biotechnologie, la biologie quantique, la séparation isotopique et la technologie de résonance magnétique nucléaire. Source : Actes de l'Académie nationale des sciences

Les scientifiques croient depuis longtemps que la rotation nucléaire n’a aucun effet sur les processus biologiques. Cependant, des recherches récentes ont montré que certains isotopes se comportent différemment selon leur spin nucléaire. L’équipe de recherche s’est concentrée sur les isotopes stables de l’oxygène (16O, 17O, 18O) et a découvert que le spin nucléaire avait un impact significatif sur la dynamique de l’oxygène dans les environnements chiraux, en particulier pendant le transport de l’oxygène.

Professeur Yossi Paltiel de l'Université hébraïque. Source : Université hébraïque de Jérusalem

Les résultats, publiés dans le prestigieux Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ont des implications potentielles pour la séparation contrôlée des isotopes et pourraient révolutionner la technologie de résonance magnétique nucléaire (RMN).

Le professeur Yossi Paltiel, chercheur principal, a exprimé son enthousiasme quant aux implications de ces résultats. Il a déclaré : « Notre étude montre que le spin nucléaire joue un rôle crucial dans les processus biologiques, ce qui suggère que la manipulation du spin nucléaire pourrait conduire à des applications révolutionnaires en biotechnologie et en biologie quantique. Cela pourrait potentiellement révolutionner le processus de fractionnement isotopique et apporter de nouvelles possibilités dans des domaines tels que la résonance magnétique nucléaire. »

Les chercheurs ont étudié le comportement « étrange » de minuscules particules dans les êtres vivants. Par exemple, l’étude des effets quantiques dans la navigation des oiseaux pourrait aider certains oiseaux à s’orienter lors de longs voyages. Chez les plantes, l’utilisation efficace de la lumière solaire pour produire de l’énergie est soumise à des effets quantiques.

Ce lien entre le monde des minuscules particules et les êtres vivants remonte probablement à des milliards d’années, lorsque la vie a commencé à émerger et que des molécules aux formes particulières connues sous le nom de chiralité sont nées. La chiralité est importante car seules les molécules ayant la forme correcte peuvent effectuer les tâches dont elles ont besoin dans les organismes vivants.

Le lien entre chiralité et mécanique quantique se trouve dans le « spin », qui agit comme une minuscule forme de magnétisme. Les molécules chirales peuvent interagir différemment avec les particules en fonction de leur spin, appelé « sélectivité de spin induite par la chiralité » (CISS).

Les scientifiques ont découvert que le spin affecte de minuscules particules telles que les électrons dans les processus vitaux impliquant des molécules chirales. Ils voulaient étudier si le spin affecte également les particules plus grosses, telles que les ions et les molécules, qui constituent la base du transport biologique. Ils ont donc mené des expériences en utilisant des particules d’eau de différents spins. Les résultats montrent que le spin affecte le comportement de l’eau dans les cellules, l’eau pénétrant dans les cellules à différentes vitesses et réagissant de manière unique lorsque des molécules chirales sont impliquées.

Cette étude met en évidence l’importance du spin dans les processus vitaux. Comprendre et contrôler la rotation pourrait avoir des implications majeures sur le fonctionnement des êtres vivants. Cela pourrait également contribuer à améliorer l’imagerie médicale et à créer de nouvelles façons de traiter les maladies.