Depuis plus de cent ans, les scientifiques butent sur un paradoxe: les molécules clés de la vie se présentent en deux versions miroir parfaitement symétriques, qualifiées de « gauche » ou « droite », mais le vivant n’en retient qu’une. Les acides aminés sont quasi exclusivement « gauches », les sucres « droits », etc. Cette préférence, nommée homochiralité, demeurait jusqu’ici sans explication simple.
Aujourd’hui, une équipe israélienne propose une piste venue du monde quantique: le spin des électrons.
Les chercheurs, dirigés par Yossi Paltiel et Ron Naaman, ont découvert que lorsque des électrons traversent des molécules miroir, leur spin interagit différemment avec chaque forme. Cette différence n’apparaît que lorsque les molécules sont en mouvement ou impliquées dans des réactions. À l’équilibre, les deux versions restent identiques, mais en dynamique, leur comportement ne se reflète plus parfaitement.
Ce biais subtil, bien que minuscule, pourrait s’accumuler au fil du temps. Si une version d’une molécule interagit un peu plus efficacement avec son environnement grâce à l’influence du spin, elle peut prendre l’avantage sur l’autre lors de réactions chimiques ou de processus de transport. Sur de longues périodes, ce faible déséquilibre pourrait expliquer comment une seule forme est devenue dominante dans la biologie.
L’étude, publiée dans Science Advances, remet en cause l’idée que les molécules miroir ont des effets parfaitement symétriques.
Ces résultats ouvrent des ponts entre physique, chimie et biologie. Ils indiquent que les propriétés quantiques, comme le spin, ont pu influencer l’évolution moléculaire dès les premiers instants de la vie.
Le spin électronique
Le spin est une propriété quantique des électrons, souvent comparée à une rotation sur eux-mêmes. Il peut être orienté « haut » ou « bas », et cette orientation influence les interactions magnétiques. Dans les matériaux, le spin joue un rôle clé dans des phénomènes comme le magnétisme ou la spintronique. Mais son implication en biologie est plus récente.
L’étude montre que, lorsque des électrons traversent une molécule asymétrique (chirale), leur spin s’aligne préférentiellement dans une direction selon la forme de la molécule, ce qui rompt la symétrie miroir. Cet effet, appelé « chiralité induite par le spin », avait déjà été observé dans des systèmes simples, mais jamais encore dans le domaine de la biologie.
Cette découverte indique que le spin pourrait être un vecteur d’asymétrie à l’échelle moléculaire.
