How Quantum Biology Might Explain Life’s Biggest Questions | Jim Al-Khalili | TED Talks

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TED


Veuillez double-cliquer sur les sous-titres anglais ci-dessous pour lire la vidéo.

Traducteur: Claire Ghyselen Relecteur: Morgane Quilfen
00:13
I'd like to introduce you to an emerging area of science,
0
13190
4528
Permettez-moi de vous présenter un domaine émergent de la science.
00:17
one that is still speculative but hugely exciting,
1
17742
3943
Un domaine encore spéculatif, mais extrêmement excitant.
00:21
and certainly one that's growing very rapidly.
2
21709
2629
C'est un domaine qui évolue rapidement.
00:25
Quantum biology asks a very simple question:
3
25448
4048
La biologie quantique pose une question très simple :
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Does quantum mechanics --
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29520
1350
la mécanique quantique, cette théorie bizarre et fabuleuse
00:30
that weird and wonderful and powerful theory
5
30894
3302
00:34
of the subatomic world of atoms and molecules
6
34220
2688
du monde subatomique, des atomes et des molécules,
00:36
that underpins so much of modern physics and chemistry --
7
36932
3488
qui sous-tend la physique moderne et la chimie,
00:40
also play a role inside the living cell?
8
40444
3412
cette mécanique quantique joue-t-elle un rôle dans les cellules vivantes ?
00:43
In other words: Are there processes, mechanisms, phenomena
9
43880
4079
En d'autres mots : y-a-t-il des processus, des mécanismes ou des phénomènes
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in living organisms that can only be explained
10
47983
3988
dans les organismes vivants qui ne peuvent pas être expliqués
00:51
with a helping hand from quantum mechanics?
11
51995
2743
sans la main salvatrice de la mécanique quantique ?
00:55
Now, quantum biology isn't new;
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55546
1637
La biologie quantique existe depuis le début des années 30.
00:57
it's been around since the early 1930s.
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57207
2401
00:59
But it's only in the last decade or so that careful experiments --
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59928
3715
Mais ce n'est que ces dernières décennies que des expériences minutieuses
01:03
in biochemistry labs, using spectroscopy --
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63667
3464
ont pu être réalisées dans les labos de biochimie, grâce à la spectroscopie.
01:07
have shown very clear, firm evidence that there are certain specific mechanisms
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67155
6863
Elles montrent des preuves nettes et solides qu'il y a des mécanismes précis
01:14
that require quantum mechanics to explain them.
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74042
2511
dont l'explication exige la mécanique quantique.
01:17
Quantum biology brings together quantum physicists, biochemists,
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77674
3329
La biologie quantique réunit les physiciens, les biochimistes,
et les biologistes moléculaires.
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molecular biologists -- it's a very interdisciplinary field.
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81027
3641
C'est un domaine multi-disciplinaire et inter-disciplinaire.
01:24
I come from quantum physics, so I'm a nuclear physicist.
20
84692
3929
J'ai une formation en physique quantique. Je suis physicien nucléaire.
01:28
I've spent more than three decades
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88645
2265
Ça fait plus de 30 ans
01:30
trying to get my head around quantum mechanics.
22
90934
2929
que j'essaye de comprendre la mécanique quantique.
01:33
One of the founders of quantum mechanics, Niels Bohr,
23
93887
2493
Un de ses fondateurs, Niels Bohr, dit ceci à son propos :
01:36
said, If you're not astonished by it, then you haven't understood it.
24
96404
3350
« Quiconque n'est pas choqué par la théorie quantique
ne la comprend pas. »
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So I sort of feel happy that I'm still astonished by it.
25
100237
2843
Je suis relativement ravi d'être toujours surpris.
01:43
That's a good thing.
26
103104
1745
C'est un signe encourageant.
01:44
But it means I study the very smallest structures in the universe --
27
104873
6885
J'étudie donc les structures les plus petites dans l'Univers,
01:51
the building blocks of reality.
28
111782
2075
les briques de la réalité.
01:53
If we think about the scale of size,
29
113881
3215
Pour vous donner un ordre de grandeur,
01:57
start with an everyday object like the tennis ball,
30
117120
2952
si nous prenons un objet usuel, une balle de tennis par exemple,
02:00
and just go down orders of magnitude in size --
31
120096
2901
et que nous passons à des échelles plus petites,
02:03
from the eye of a needle down to a cell, down to a bacterium, down to an enzyme --
32
123021
5197
la pointe d'une aiguille, une cellule, une bactérie, et enfin une enzyme,
02:08
you eventually reach the nano-world.
33
128242
1729
on arrive dans le monde nanométrique.
02:09
Now, nanotechnology may be a term you've heard of.
34
129995
2495
Vous devez avoir entendu parler de la nanotechnologie.
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A nanometer is a billionth of a meter.
35
132841
2853
Un nanomètre est un milliardième de mètre.
02:16
My area is the atomic nucleus, which is the tiny dot inside an atom.
36
136560
4370
Mon domaine d'expertise est le noyau atomique.
Le petit point à l’intérieur de l’atome.
02:20
It's even smaller in scale.
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140954
1932
Leur échelle est encore plus petite.
02:22
This is the domain of quantum mechanics,
38
142910
1918
Voilà le domaine de la mécanique quantique.
02:24
and physicists and chemists have had a long time
39
144852
2516
Les physiciens et les chimistes ont eu le temps
02:27
to try and get used to it.
40
147392
1301
pour le comprendre et s'y habituer.
02:29
Biologists, on the other hand, have got off lightly, in my view.
41
149248
4457
Les biologistes, par contre, s'en tirent à bon compte,
02:34
They are very happy with their balls-and-sticks models of molecules.
42
154071
4331
avec leurs modèles de molécules des boules et bâtons.
02:38
(Laughter)
43
158426
1082
(Rires)
02:39
The balls are the atoms, the sticks are the bonds between the atoms.
44
159532
3198
Les boules représentent les atomes, les bâtons, les liens entre eux.
02:42
And when they can't build them physically in the lab,
45
162754
2494
S'ils ne peuvent pas les créer en laboratoire,
02:45
nowadays, they have very powerful computers
46
165272
2392
ils utilisent des ordinateurs très puissants
02:47
that will simulate a huge molecule.
47
167688
1967
pour simuler ces énormes molécules.
02:49
This is a protein made up of 100,000 atoms.
48
169679
3664
Voici une protéine formée de 100 000 atomes.
02:54
It doesn't really require much in the way of quantum mechanics to explain it.
49
174003
4335
Pas besoin de la mécanique quantique pour l'expliquer.
02:59
Quantum mechanics was developed in the 1920s.
50
179695
2889
La mécanique quantique a été développée dans les années 20.
03:02
It is a set of beautiful and powerful mathematical rules and ideas
51
182965
6880
C'est un groupe de puissantes et très belles règles et idées mathématiques
03:09
that explain the world of the very small.
52
189869
2608
qui expliquent le monde de l'infiniment petit.
03:12
And it's a world that's very different from our everyday world,
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192501
3372
C'est un monde totalement différent de notre monde réel,
03:15
made up of trillions of atoms.
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195897
1519
fait de milliards d'atomes.
03:17
It's a world built on probability and chance.
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197440
3557
C'est un monde construit sur la probabilité et le hasard.
03:21
It's a fuzzy world.
56
201818
1302
C'est un monde flou.
03:23
It's a world of phantoms,
57
203144
1730
C'est un monde de fantômes
03:24
where particles can also behave like spread-out waves.
58
204898
3348
où les particules peuvent aussi se comporter comme des ondes.
03:30
If we imagine quantum mechanics or quantum physics, then,
59
210157
2862
Si nous envisageons la mécanique ou la physique quantique,
03:33
as the fundamental foundation of reality itself,
60
213043
5214
comme une base fondamentale de la réalité,
03:38
then it's not surprising that we say
61
218281
1730
il devient envisageable qu'elle soit à la base de la chimie organique.
03:40
quantum physics underpins organic chemistry.
62
220035
2420
03:42
After all, it gives us the rules that tell us
63
222479
2120
Elle nous donne les règles qui nous disent
03:44
how the atoms fit together to make organic molecules.
64
224623
2641
comment les atomes forment ensemble des molécules organiques.
03:47
Organic chemistry, scaled up in complexity,
65
227288
3239
De la chimie organique, en passant à une échelle plus complexe,
03:50
gives us molecular biology, which of course leads to life itself.
66
230551
3322
devient la biologie moléculaire. Ça nous conduit à la vie elle-même.
03:54
So in a way, it's sort of not surprising.
67
234174
1977
Ce n'est donc pas surprenant.
03:56
It's almost trivial.
68
236175
1214
C'est presque évident.
03:57
You say, "Well, of course life ultimately must depend of quantum mechanics."
69
237413
4220
Vous pensez sans doute que tout dépend de la mécanique quantique, in fine.
04:02
But so does everything else.
70
242141
2390
Comme tout le reste de ce qui nous entoure.
04:04
So does all inanimate matter, made up of trillions of atoms.
71
244555
3615
Les objets inanimés aussi, qui sont fait de milliards d'atomes.
04:08
Ultimately, there's a quantum level
72
248501
4878
Il y a un stade quantique ultime
qui nous oblige à plonger dans l'étrange.
04:13
where we have to delve into this weirdness.
73
253403
2183
04:15
But in everyday life, we can forget about it.
74
255610
2416
Mais au jour le jour, on n'y pense pas.
04:18
Because once you put together trillions of atoms,
75
258404
3199
Parce que lorsqu'on réunit ensemble des milliards d'atomes,
04:21
that quantum weirdness just dissolves away.
76
261627
2615
l'étrangeté quantique disparaît.
04:27
Quantum biology isn't about this.
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267288
2569
La biologie quantique ne traite pas de ça.
04:29
Quantum biology isn't this obvious.
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269881
2556
La biologie quantique n'est pas si évidente.
04:32
Of course quantum mechanics underpins life at some molecular level.
79
272461
4229
Bien sûr, la mécanique quantique sous-tend la vie à son niveau moléculaire.
04:37
Quantum biology is about looking for the non-trivial --
80
277254
6004
La biologie quantique s'intéresse aux idées peu banales et contre-intuitives
04:43
the counterintuitive ideas in quantum mechanics --
81
283282
4476
de la mécanique quantique,
04:47
and to see if they do, indeed, play an important role
82
287782
3015
et cherche à vérifier si elles jouent un rôle important
04:50
in describing the processes of life.
83
290821
2452
dans la description des processus de la vie.
04:54
Here is my perfect example of the counterintuitiveness
84
294653
5220
Mon image favorite pour exprimer
combien le monde quantique est contre-intuitif, est la suivante :
04:59
of the quantum world.
85
299897
1446
05:01
This is the quantum skier.
86
301367
1251
Voici un skieur quantique.
05:02
He seems to be intact, he seems to be perfectly healthy,
87
302642
2640
Il semble intact, et en parfaite santé.
05:05
and yet, he seems to have gone around both sides of that tree at the same time.
88
305306
4127
Cependant, il semble avoir skié des deux côtés de l'arbre en même temps.
05:09
Well, if you saw tracks like that
89
309457
1663
Quand vous remarquez de telles traces,
05:11
you'd guess it was some sort of stunt, of course.
90
311144
2309
vous pensez qu'il s'agit d'un tour de magie.
05:13
But in the quantum world, this happens all the time.
91
313477
2591
Mais dans le monde quantique, ça arrive tout le temps.
05:16
Particles can multitask, they can be in two places at once.
92
316864
3026
Les particules sont polyvalentes,
être à deux endroits en même temps,
05:19
They can do more than one thing at the same time.
93
319914
2328
se comporter de manières différentes simultanément.
05:22
Particles can behave like spread-out waves.
94
322266
2643
Les particules peuvent se comporter comme des ondes.
05:25
It's almost like magic.
95
325298
1599
C'est presque de la magie.
05:27
Physicists and chemists have had nearly a century
96
327538
2749
Ça fait presque un siècle que les physiciens et les chimistes
05:30
of trying to get used to this weirdness.
97
330311
2646
essayent de s'habituer à ce monde étrange.
05:33
I don't blame the biologists
98
333445
1350
Je ne reproche jamais aux biologistes
05:34
for not having to or wanting to learn quantum mechanics.
99
334819
2635
de ne pas vouloir s'intéresser à la mécanique quantique.
05:37
You see, this weirdness is very delicate;
100
337478
3198
Cette étrangeté est très fragile.
05:40
and we physicists work very hard to maintain it in our labs.
101
340700
4450
Et nous, physiciens, nous nous appliquons avec persévérance
pour l'entretenir dans nos labos.
05:45
We cool our system down to near absolute zero,
102
345174
4204
On refroidit nos systèmes à des températures proches du zéro absolu.
05:49
we carry out our experiments in vacuums,
103
349402
1945
Nos expériences ont lieu sous vide,
05:51
we try and isolate it from any external disturbance.
104
351371
3527
et dans un milieu isolé et prémuni contre les perturbations extérieures.
05:55
That's very different from the warm, messy, noisy environment of a living cell.
105
355602
5078
C'est aux antipodes de l'environnement chaud,
désordonné et bruyant des cellules vivantes.
06:01
Biology itself, if you think of molecular biology,
106
361960
2787
La biologie, ou tout du moins, la biologie moléculaire,
06:04
seems to have done very well in describing all the processes of life
107
364771
3457
semble s'être bien débrouillée pour décrire les phénomènes de la vie
06:08
in terms of chemistry -- chemical reactions.
108
368252
2486
en termes de chimie, de réactions chimiques.
06:10
And these are reductionist, deterministic chemical reactions,
109
370762
4850
Il s'agit de réactions chimiques réductrices et déterministiques
06:15
showing that, essentially, life is made of the same stuff as everything else,
110
375636
5114
qui montrent, en gros, que la vie est faite des mêmes éléments que le reste.
06:20
and if we can forget about quantum mechanics in the macro world,
111
380774
3060
Si nous nous passons de la mécanique quantique dans le monde macro,
06:23
then we should be able to forget about it in biology, as well.
112
383858
3246
nous pouvons par conséquent nous en passer en biologie aussi.
06:27
Well, one man begged to differ with this idea.
113
387706
3364
Un jour, une personne a eu un avis différent sur la question.
06:32
Erwin Schrödinger, of Schrödinger's Cat fame,
114
392062
3469
Erwin Schrödinger, qui a donné son nom à un chat célèbre,
06:35
was an Austrian physicist.
115
395555
1317
était un physicien autrichien.
06:36
He was one of the founders of quantum mechanics in the 1920s.
116
396896
3183
C'est un des fondateurs de la mécanique quantique, dans les années 20.
06:40
In 1944, he wrote a book called "What is Life?"
117
400663
2707
En 1944, il a publié un livre intitulé : « Qu'est-ce que la vie ? » ,
06:43
It was tremendously influential.
118
403839
1731
qui a joué un rôle influent.
06:45
It influenced Francis Crick and James Watson,
119
405594
2881
Ce livre a influencé Francis Crick et James Watson,
06:48
the discoverers of the double-helix structure of DNA.
120
408499
2523
les découvreurs de la structure en double-hélice de l'ADN.
06:51
To paraphrase a description in the book, he says:
121
411343
3668
Pour paraphraser un passage du livre :
06:55
At the molecular level, living organisms have a certain order,
122
415035
5786
au niveau moléculaire, les organismes vivants ont un ordre particulier,
07:00
a structure to them that's very different
123
420845
3232
une structure qui leur est propre et qui est très différente
07:04
from the random thermodynamic jostling of atoms and molecules
124
424101
4736
du désordre aléatoire thermodynamique des atomes et des molécules
07:08
in inanimate matter of the same complexity.
125
428861
3706
présents dans la matière inorganique d'une complexité semblable.
07:13
In fact, living matter seems to behave in this order, in a structure,
126
433504
5014
En réalité, la matière vivante semble se comporter
07:18
just like inanimate matter cooled down to near absolute zero,
127
438542
3834
comme les matières inorganiques, portées au zéro absolu,
07:22
where quantum effects play a very important role.
128
442400
3033
là où les effets quantiques jouent un rôle important.
07:26
There's something special about the structure -- the order --
129
446280
4160
Il y a quelque chose de propre à cette structure, à cet ordre,
07:30
inside a living cell.
130
450464
1560
dans toute cellule vivante.
07:32
So, Schrödinger speculated that maybe quantum mechanics plays a role in life.
131
452048
5293
Schrödinger a spéculé sur cette base
que la mécanique quantique pourrait influencer la vie.
07:38
It's a very speculative, far-reaching idea,
132
458096
3425
C'est une idée très hypothétique et très ambitieuse.
07:41
and it didn't really go very far.
133
461545
2873
En fait, elle n'a pas vraiment pris.
07:45
But as I mentioned at the start,
134
465536
1533
Mais comme je vous l'ai précisé,
07:47
in the last 10 years, there have been experiments emerging,
135
467093
2799
ces 10 dernières années, l'émergence de nouvelles expériences
07:49
showing where some of these certain phenomena in biology
136
469916
4055
pointe du doigt en direction de certains phénomènes biologiques
07:53
do seem to require quantum mechanics.
137
473995
1763
qui nécessitent la mécanique quantique.
07:55
I want to share with you just a few of the exciting ones.
138
475782
3123
Je vais vous en présenter quelques-uns des plus enthousiasmants.
08:00
This is one of the best-known phenomena in the quantum world,
139
480215
3707
Le premier est le phénomène plus connu dans le monde quantique :
08:03
quantum tunneling.
140
483946
1701
l'effet tunnel.
08:05
The box on the left shows the wavelike, spread-out distribution
141
485671
4389
La boîte sur la gauche montre la diffusion d'une onde
08:10
of a quantum entity -- a particle, like an electron,
142
490084
2761
d'un objet quantique, une particule telle un électron.
08:12
which is not a little ball bouncing off a wall.
143
492869
3637
Ce n'est pas exactement une balle qui rebondit sur un mur.
08:16
It's a wave that has a certain probability of being able to permeate
144
496530
4739
C'est une onde qui a une probabilité d'être capable de traverser une barrière,
08:21
through a solid wall, like a phantom leaping through to the other side.
145
501293
3406
un peu comme un spectre traverse les murs.
08:24
You can see a faint smudge of light in the right-hand box.
146
504723
4098
On constate une petite lueur faible dans la boîte de droite.
08:29
Quantum tunneling suggests that a particle can hit an impenetrable barrier,
147
509773
4612
L'effet tunnel suggère qu'une particule peut atteindre une barrière imperméable,
08:34
and yet somehow, as though by magic,
148
514409
2460
et peut, par un subterfuge proche de la magie,
08:36
disappear from one side and reappear on the other.
149
516893
2444
disparaître d'un côté et ré-apparaître de l'autre.
08:39
The nicest way of explaining it is if you want to throw a ball over a wall,
150
519658
4251
Une image pour bien expliquer ça : pour lancer une balle au-dessus d'un mur,
08:43
you have to give it enough energy to get over the top of the wall.
151
523933
3577
on doit lui donner suffisamment d'énergie pour passer au-delà.
08:47
In the quantum world, you don't have to throw it over the wall,
152
527534
3058
Dans le monde quantique, inutile de la lancer au-dessus du mur,
08:50
you can throw it at the wall, and there's a certain non-zero probability
153
530616
3407
on peut l'envoyer sur le mur. Il y a une probabilité non-nulle
08:54
that it'll disappear on your side, and reappear on the other.
154
534047
3323
qu'elle disparaîtra d'un côté, et ré-apparaîtra de l'autre.
08:57
This isn't speculation, by the way.
155
537394
1678
Ce n'est pas de la spéculation.
08:59
We're happy -- well, "happy" is not the right word --
156
539096
3396
Nous sommes tous « heureux »,
09:02
(Laughter)
157
542516
2045
(Rires)
09:04
we are familiar with this.
158
544585
1618
ça nous est familier.
09:06
(Laughter)
159
546227
2745
(Rires)
09:08
Quantum tunneling takes place all the time;
160
548996
2294
L'effet tunnel est un phénomène très courant.
09:11
in fact, it's the reason our Sun shines.
161
551314
2667
C'est la raison pour laquelle le soleil brille, d'ailleurs.
09:14
The particles fuse together,
162
554655
1509
Les particules entrent en fusion,
09:16
and the Sun turns hydrogen into helium through quantum tunneling.
163
556188
3698
le soleil transforme l’hydrogène en hélium grâce à l’effet tunnel.
09:21
Back in the 70s and 80s, it was discovered that quantum tunneling also takes place
164
561464
5220
Dans les années 70 et 80, on a découvert
que l’effet tunnel survient aussi dans les cellules vivantes.
09:26
inside living cells.
165
566708
1192
09:28
Enzymes, those workhorses of life, the catalysts of chemical reactions --
166
568290
6266
Les enzymes sont les ouvrières de la vie qui catalysent les réactions chimiques.
09:34
enzymes are biomolecules that speed up chemical reactions in living cells,
167
574580
4166
Ce sont des molécules qui accélèrent les réactions chimiques dans les cellules
09:38
by many, many orders of magnitude.
168
578770
1703
de manière importante.
09:40
And it's always been a mystery how they do this.
169
580497
2784
Le processus est resté un grand mystère jusqu’à ce qu’on découvre
09:43
Well, it was discovered
170
583650
1189
09:44
that one of the tricks that enzymes have evolved to make use of,
171
584863
4852
que les enzymes ont évolué pour devenir capables
09:49
is by transferring subatomic particles, like electrons and indeed protons,
172
589739
5228
de transférer des particules subatomiques, des électrons ou des protons,
09:54
from one part of a molecule to another via quantum tunneling.
173
594991
4661
d’une partie d’une molécule à une autre, en utilisant l’effet tunnel.
10:00
It's efficient, it's fast, it can disappear --
174
600333
2851
C’est efficace et rapide. Ça fait disparaître, ...
10:03
a proton can disappear from one place, and reappear on the other.
175
603208
3111
Un proton peut disparaître d’un endroit et ré-apparaître ailleurs.
10:06
Enzymes help this take place.
176
606343
1629
Les enzymes participent à ce processus.
10:08
This is research that's been carried out back in the 80s,
177
608548
2683
Ces recherches ont été conduites dans les années 80,
10:11
particularly by a group in Berkeley, Judith Klinman.
178
611255
4037
par l’équipe de Judith Klinman, à Berkeley.
10:15
Other groups in the UK have now also confirmed
179
615316
2205
D’autres équipes en Angleterre ont confirmé
10:17
that enzymes really do this.
180
617545
1411
que les enzymes utilisent l’effet tunnel.
10:21
Research carried out by my group --
181
621048
2549
Des recherches que mon équipe a réalisées,
10:23
so as I mentioned, I'm a nuclear physicist,
182
623621
2434
je suis physicien nucléaire,
10:26
but I've realized I've got these tools of using quantum mechanics
183
626079
3055
mais j'ai réalisé que je pouvais très bien
10:29
in atomic nuclei, and so can apply those tools in other areas as well.
184
629158
5085
appliquer les outils de la mécanique quantique à d’autres domaines.
10:35
One question we asked
185
635404
1810
Une des questions que nous investiguons,
10:37
is whether quantum tunneling plays a role in mutations in DNA.
186
637238
4298
est de voir si l’effet tunnel joue un rôle dans les mutations de l’ADN.
10:41
Again, this is not a new idea; it goes all the way back to the early 60s.
187
641843
3660
Ce n’est pas une idée originale. Elle date du début des années 60.
10:45
The two strands of DNA, the double-helix structure,
188
645527
2961
Deux brins d’ADN, la structure en double-hélice,
10:48
are held together by rungs; it's like a twisted ladder.
189
648512
2823
tiennent ensemble avec un petit échellon.
Ça ressemble à une échelle enroulée.
10:51
And those rungs of the ladder are hydrogen bonds --
190
651359
3507
Ces échelons sont en fait des liens d’hydrogène,
10:54
protons, that act as the glue between the two strands.
191
654890
3790
des protons, qui agissent comme de la colle entre les brins.
10:58
So if you zoom in, what they're doing is holding these large molecules --
192
658704
4750
Ces protons tiennent ensemble les grandes molécules,
11:03
nucleotides -- together.
193
663478
1607
les nucléotides.
Agrandissons l’image davantage.
11:06
Zoom in a bit more.
194
666130
1150
11:07
So, this a computer simulation.
195
667304
1916
C'est une simulation informatique.
11:09
The two white balls in the middle are protons,
196
669855
3542
Les deux boules blanches au milieu sont des protons.
11:13
and you can see that it's a double hydrogen bond.
197
673421
2299
Vous constatez qu’il s’agit d’un lien double d’hydrogène.
11:15
One prefers to sit on one side; the other, on the other side
198
675744
3314
Un des deux préfère être d’un côté, et l’autre de l’autre,
11:19
of the two strands of the vertical lines going down, which you can't see.
199
679082
4558
des brins qui constituent la partie verticale,
que l’on ne voit pas maintenant.
11:24
It can happen that these two protons can hop over.
200
684410
3395
Il arrive que ces deux protons sautent de l’autre côté.
11:27
Watch the two white balls.
201
687829
1436
Regardez les deux boules blanches :
11:29
They can jump over to the other side.
202
689748
1998
elles peuvent sauter de l’autre côté.
11:32
If the two strands of DNA then separate, leading to the process of replication,
203
692239
5646
Quand deux brins d’ADN se séparent,
et entament ainsi le processus de réplication,
11:37
and the two protons are in the wrong positions,
204
697909
3199
et quand les 2 protons ne sont pas à la bonne place,
11:41
this can lead to a mutation.
205
701132
1763
ça peut entraîner une mutation.
11:43
This has been known for half a century.
206
703204
1872
Ce phénomène est connu depuis 50 ans.
11:45
The question is: How likely are they to do that,
207
705100
2343
La question centrale est :
quelle est la probabilité que cette mutation ait lieu ?
11:47
and if they do, how do they do it?
208
707467
2378
11:49
Do they jump across, like the ball going over the wall?
209
709869
3019
Quels en sont les mécanismes ?
Sautent-ils de l’autre côté comme un ballon au-dessus d’un mur,
11:52
Or can they quantum-tunnel across, even if they don't have enough energy?
210
712912
3502
ou peuvent-ils traverser le tunnel quantique
même si leur énergie est insuffisante ?
11:57
Early indications suggest that quantum tunneling can play a role here.
211
717089
4252
Les premiers indices pointent vers l’effet tunnel.
12:01
We still don't know yet how important it is;
212
721365
2124
Mais nous ne savons pas encore quelle est son importance.
12:03
this is still an open question.
213
723513
1792
C’est une question ouverte.
12:06
It's speculative,
214
726199
1150
C’est hypothétique certes,
12:07
but it's one of those questions that is so important
215
727373
2643
mais cette question est vitale.
12:10
that if quantum mechanics plays a role in mutations,
216
730040
2446
En effet, si la mécanique quantique joue un rôle dans les mutations,
12:12
surely this must have big implications,
217
732510
2299
ça aura des implications importantes
12:14
to understand certain types of mutations,
218
734833
2694
dans la compréhension de certains types de mutations,
12:17
possibly even those that lead to turning a cell cancerous.
219
737551
3756
par exemple, celles qui transforment une cellule saine en cellule cancéreuse.
12:22
Another example of quantum mechanics in biology is quantum coherence,
220
742803
5299
Un autre exemple de la mécanique quantique en biologie
s’appelle la cohérence quantique.
12:28
in one of the most important processes in biology,
221
748126
2353
La photosynthèse est un des processus les plus importants en biologie.
12:30
photosynthesis: plants and bacteria taking sunlight,
222
750503
3941
Les plantes et les bactéries, utilisent la lumière du soleil
12:34
and using that energy to create biomass.
223
754468
2954
comme source d’énergie pour créer de la biomasse.
12:38
Quantum coherence is the idea of quantum entities multitasking.
224
758215
4152
La cohérence quantique définit l’idée
que les entités quantiques sont polyvalentes.
12:42
It's the quantum skier.
225
762912
1604
C’est notre skieur quantique.
12:44
It's an object that behaves like a wave,
226
764540
2952
C’est objet qui se comporte comme une onde.
12:47
so that it doesn't just move in one direction or the other,
227
767516
2902
Il ne bouge pas dans une seule direction, ou dans une autre.
12:50
but can follow multiple pathways at the same time.
228
770442
3320
Au contraire, il peut suivre des chemins multiples simultanément.
12:54
Some years ago, the world of science was shocked
229
774708
3916
Il y a quelques années,
une publication a bouleversé le monde de la science
12:58
when a paper was published showing experimental evidence
230
778648
3584
en montrant des résultats d’expériences
13:02
that quantum coherence takes place inside bacteria,
231
782256
3776
qui indiquent la présence de cohérence quantique dans les bactéries
13:06
carrying out photosynthesis.
232
786056
1686
qui réalisent la photosynthèse.
13:07
The idea is that the photon, the particle of light, the sunlight,
233
787766
3064
L'idée principale est que le photon, la particule de lumière,
13:10
the quantum of light captured by a chlorophyll molecule,
234
790854
3344
le quanta de lumière capté par la molécule de chlorophylle,
13:14
is then delivered to what's called the reaction center,
235
794222
2591
est transmis à ce qu'on appelle le centre réactionnel,
13:16
where it can be turned into chemical energy.
236
796837
2064
pour y être transformé en énergie chimique.
13:18
And in getting there, it doesn't just follow one route;
237
798925
2648
Le quanta a plusieurs chemins pour y arriver.
13:21
it follows multiple pathways at once,
238
801597
2215
Il suit plusieurs chemins simultanément,
13:23
to optimize the most efficient way of reaching the reaction center
239
803836
4337
pour optimiser le trajet
pour atteindre le centre réactionnel,
13:28
without dissipating as waste heat.
240
808197
1721
sans perte de chaleur.
13:31
Quantum coherence taking place inside a living cell.
241
811228
3309
La cohérence quantique est à l'œuvre dans une cellule.
13:34
A remarkable idea,
242
814561
2120
Une idée extraordinaire,
13:36
and yet evidence is growing almost weekly, with new papers coming out,
243
816705
6235
qui se voit appuyée de plus en plus par des publications.
Chaque semaine, un nouveau document vient confirmer cette hypothèse.
13:42
confirming that this does indeed take place.
244
822964
2212
13:45
My third and final example is the most beautiful, wonderful idea.
245
825555
4739
Mon dernier exemple est aussi le plus beau, le plus magique.
13:50
It's also still very speculative, but I have to share it with you.
246
830318
4063
C'est aussi extrêmement spéculatif
mais je ne peux pas m'empêcher de le partager avec vous.
13:54
The European robin migrates from Scandinavia
247
834405
4612
Les rouges-gorges européens font des migrations de la Scandinavie
13:59
down to the Mediterranean, every autumn,
248
839041
2635
jusqu'à la Méditerranée, chaque automne.
14:01
and like a lot of other marine animals and even insects,
249
841700
3373
Comme beaucoup d'animaux marins et d'insectes,
14:05
they navigate by sensing the Earth's magnetic field.
250
845097
4300
ils s'orientent avec l'aide du champ magnétique terrestre.
14:10
Now, the Earth's magnetic field is very, very weak;
251
850968
2427
En dépit de la faiblesse du champ magnétique de la Terre,
14:13
it's 100 times weaker than a fridge magnet,
252
853419
2080
d'un facteur 100, par rapport à un aimant sur votre frigo.
14:15
and yet it affects the chemistry -- somehow -- within a living organism.
253
855523
5601
celui-ci influence la chimie d'organismes vivants.
14:21
That's not in doubt -- a German couple of ornithologists,
254
861932
3806
Il n'y a pas de doute : un couple d'ornithologues allemands,
14:25
Wolfgang and Roswitha Wiltschko, in the 1970s, confirmed that indeed,
255
865762
4260
Wolfgang et Roswitha Wiltschko, ont confirmé dans les années 70,
14:30
the robin does find its way by somehow sensing the Earth's magnetic field,
256
870046
3977
que les rouges-gorges trouvent leur chemin grâce au champ magnétique terrestre,
14:34
to give it directional information -- a built-in compass.
257
874047
3327
qui leur donne la direction, une sorte de boussole interne.
14:37
The puzzle, the mystery was: How does it do it?
258
877398
2249
Le mystère est le suivant : comment font-ils ?
14:40
Well, the only theory in town --
259
880351
3030
La seule théorie aujourd'hui,
14:43
we don't know if it's the correct theory, but the only theory in town --
260
883405
3436
on ne sait pas si elle est correcte, mais elle a le mérite d'exister,
14:46
is that it does it via something called quantum entanglement.
261
886865
2984
cette théorie dit que le rouge-gorge s'oriente grâce à l'intrication quantique.
14:50
Inside the robin's retina --
262
890567
2374
A l'intérieur de la rétine du rouge-gorge,
14:52
I kid you not -- inside the robin's retina is a protein called cryptochrome,
263
892965
4232
il y a une protéine appelée cryptochrome,
14:57
which is light-sensitive.
264
897221
1380
qui est photo-sensible.
14:58
Within cryptochrome, a pair of electrons are quantum-entangled.
265
898625
3939
Dans le cryptochrome, il y a une paire d'électrons intriqués.
15:02
Now, quantum entanglement is when two particles are far apart,
266
902588
3232
L'intrication quantique est le fait
que deux particules très éloignées l'une de l'autre,
15:05
and yet somehow remain in contact with each other.
267
905844
2834
peuvent néanmoins rester en contact.
15:08
Even Einstein hated this idea;
268
908991
1446
Même Einstein a détesté ce concept. Il a surnommé ça :
15:10
he called it "spooky action at a distance."
269
910461
2039
« action fantôme à distance ».
15:12
(Laughter)
270
912524
1881
(Rires)
15:14
So if Einstein doesn't like it, then we can all be uncomfortable with it.
271
914429
3443
Si Einstein était en désaccord, nous pouvons être mal à l'aise.
15:17
Two quantum-entangled electrons within a single molecule
272
917896
2853
Deux électrons intriqués quantiquement dans une seule molécule
15:20
dance a delicate dance
273
920773
1471
mènent une danse très sensible
15:22
that is very sensitive to the direction the bird flies
274
922268
2541
à la direction prise par les oiseaux en vol,
15:24
in the Earth's magnetic field.
275
924833
1531
par rapport au champ magnétique terrestre.
15:26
We don't know if it's the correct explanation,
276
926848
2610
On ne sait pas si cette explication est correcte.
15:29
but wow, wouldn't it be exciting if quantum mechanics helps birds navigate?
277
929482
4544
Mais ce serait cool
que la mécanique quantique aide les oiseaux à s'orienter.
15:35
Quantum biology is still in it infancy.
278
935069
2721
La biologie quantique vient de naître.
15:37
It's still speculative.
279
937814
3484
C'est très hypothétique.
15:41
But I believe it's built on solid science.
280
941742
3849
Mais je suis persuadé que ses fondations scientifiques sont solides.
15:45
I also think that in the coming decade or so,
281
945917
3809
Je crois aussi que, dans les prochaines décennies,
15:49
we're going to start to see that actually, it pervades life --
282
949750
4841
nous allons constater qu'elle est omniprésente dans notre vie,
15:54
that life has evolved tricks that utilize the quantum world.
283
954615
4596
et que la vie utilise des subterfuges propres au monde quantique.
16:00
Watch this space.
284
960026
1428
Observez bien !
16:01
Thank you.
285
961478
1157
Merci.
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