Une protéine optimise le transfert d’énergie sur le plan quantique

Des chercheurs canadiens ont découvert que la structure moléculaire d’une protéine d’algue est capable de tirer avantage de la mécanique quantique pour optimiser la photosynthèse. Cette antenne moléculaire, qui intercepte les photons pour diriger l’excitation lumineuse jusqu’au centre réactionnel de la photosynthèse, évite que l’énergie transmise soit trop rapidement dissipée.

Lorsqu’un photon frappe une molécule, il peut transférer son énergie en faisant vibrer les électrons de cette molécule. Mais ces vibrations s’atténuent rapidement, surtout en cas de transfert d’électrons excités. Afin d’étudier la biophysique de la photosynthèse, ces chercheurs s’intéressaient au transfert d’énergie d’un rayon lumineux induit par laser depuis une antenne protéique jusqu’au centre réactionnel de la photosynthèse. Leurs travaux, publiés dans la revue Nature, montrent que les vibrations d’électrons résultant de l’impact de photons sur l’antenne persistent quatre fois plus longtemps qu’initialement attendu. La protéine-antenne assurerait une cohérence quantique, un phénomène qui selon les chercheurs, évite de perdre trop d’énergie lors du transfert.

Cette découverte dépasse le cadre d’une meilleure compréhension des mécanismes opérant lors de la photosynthèse. En effet, la structure de telles protéines pourrait intéresser le domaine de la photonique, et ouvrir la porte vers de nouvelles applications nanobiotechnologiques.

Pour en savoir plus :Collini et al. (2010). « Coherently wired light-harvesting in photosynthetic marine algae at ambient temperature ». Nature 463, 644-647