La science quantique et la biologie, autrefois considérées comme des domaines incompatibles, convergent grâce à une percée majeure de l'Université de Chicago en 2025. Les chercheurs ont réussi à transformer une protéine biologique, un composant essentiel des cellules vivantes, en un capteur quantique entièrement fonctionnel. Cette avancée ouvre des perspectives sans précédent pour l'observation des processus vitaux au niveau le plus fondamental.
Traditionnellement, les phénomènes quantiques exigent des conditions extrêmes – températures proches du zéro absolu, vide parfait, isolement total – pour maintenir leurs propriétés délicates. À l'inverse, les cellules vivantes prospèrent dans des environnements chauds, désordonnés et humides, semblant hostiles à toute manifestation quantique. Cette divergence fondamentale a longtemps empêché l'étude directe des subtilités quantiques du vivant.
Cependant, l'équipe de l'Université de Chicago a adopté une approche novatrice: elle a persuadé la vie elle-même de devenir partie intégrante de leur technologie, créant ainsi un "bit quantique" ou "qubit" vivant. Cette approche "de l'intérieur vers l'extérieur" suggère que la nature pourrait exploiter la mécanique quantique pour ses propres fonctions depuis toujours, et que nous commençons seulement à déchiffrer ce langage ancestral.
La conversion d'une protéine biologique en qubit implique que sa structure est intrinsèquement adaptée au maintien d'états quantiques. Cela pourrait signifier que des processus tels que l'activité enzymatique ou le repliement des protéines, actuellement expliqués par la chimie classique, possèdent une dimension quantique cachée que nous n'avions pas encore pu observer. Les avantages de cette méthode sont considérables.
Contrairement aux capteurs quantiques artificiels, comme ceux basés sur des défauts dans les réseaux de diamant, ces "qubits protéiques" peuvent être produits directement par les cellules. L'introduction d'un gène approprié permet à la machinerie cellulaire de les fabriquer en masse. Ces capteurs peuvent ainsi être positionnés avec une précision inégalée, directement au cœur des systèmes vivants. On peut imaginer la création de réseaux quantiques auto-organisés au sein des organismes pour surveiller des tissus entiers ou des organes de l'intérieur.
De plus, ces biocapteurs biologiques promettent une sensibilité des milliers de fois supérieure aux technologies actuelles. Ils ouvrent la voie à une observation d'une finesse inégalée des processus biologiques au niveau atomique. L'application la plus révolutionnaire réside dans la vision de la "résonance magnétique quantique à l'échelle nanométrique". Il deviendrait possible de suivre la structure atomique des mécanismes cellulaires, comme le repliement des protéines, en temps réel, au sein d'une cellule vivante et active. Auparavant, de telles observations nécessitaient la fixation des cellules, ne fournissant qu'une image statique.
Cette nouvelle technologie pourrait détecter les premiers signes moléculaires d'une maladie, comme une protéine mal repliée qui, des années plus tard, pourrait conduire à une tumeur. Bien que la précision de ces capteurs protéiques n'égale pas encore celle des meilleurs capteurs à base de diamant, leur capacité à fonctionner directement au sein des systèmes vivants représente une promesse "beaucoup plus radicale", selon les scientifiques. Cette découverte pourrait redéfinir le diagnostic médical, passant de l'identification d'une maladie existante à la détection de la probabilité statistique de son apparition au niveau moléculaire, permettant une intervention avant même l'apparition des symptômes.
La médecine pourrait ainsi évoluer du traitement vers une correction moléculaire préventive, inaugurant une ère entièrement nouvelle dans les soins de santé.