Faute de temps pour écrire des pages longues, structurées
et relativement exhaustives sur tel ou tel sujet, je laissais souvent passer
sans les commenter ou les citer une multitude d'excellents articles sur Internet
ou dans des revues, ou sans parler de livres que j'ai lu et sur lesquels je
souhaiterais attirer l'attention ou faire quelques commentaires utiles pour
le lecteur de ce site. D'où cette nouvelle rubrique "Journal de bord" que j'ai
lancé à la fin novembre 2005. La santé sera comme d'habitude le
principal sujet traité ici, mais pas le seul, mes intérêts dépassant souvent
ce domaine. Comme pour les autres dossiers traités ailleurs sur le site
j'espère pouvoir apporter des informations intéressantes et souvent difficilement
accessibles au non spécialiste et tout cela sur un ton plaisant si possible
! Bonne lecture...
Février 2010 : - 15/02/10
: Biologie quantique : dans la photosynthèse la molécule de
chlorophylle optimise le rendement énergétique comme une machine
quantique - Autres aspects de la biologie quantique - 10/02/10
: Psychiatrie orthomoléculaire : Les huiles de poisson pourraient
réduire le risque de désordres psychotiques chez des individus à risque
élevé - 01/02/10 : La
glycation et le vieillissement - Les médicaments antidiabétiques et la
glycation - les suppléments : La carnosine - La benfotiamine - Les
formes anti-glycation de la vitamine B6 : la pyridoxamine et la P5P et
tentative d'interdiction de la FDA aux USA -
Biologie
quantique : dans la photosynthèse l’antenne de chlorophylle optimise le
rendement énergétique comme une machine quantique - Autres aspects de
la biologie quantique -
Le rendement de la réaction de photosynthèse
soulevait bien des questions depuis longtemps car on ne s'expliquait
pas vraiment son rendement extraordinairement élevé. Les panneaux
solaires créés par l'homme font pale figure en comparaison de
l'efficience de la photosynthèse.
Selon wikipedia,
"La photosynthèse est l’un des plus anciens processus biogéochimiques
de la terre. On a retrouvé par exemple des microfossiles d’organismes
similaires à des bactéries, vieux de 3,8 milliards d’années,
probablement capables de réaliser la photosynthèse." … "les organismes
photosynthétiques assimilent environ 100 milliards de tonnes de carbone
en biomasse, chaque année.".
On
suppose qu'aux origines de la vie, les premières cellules utilisaient
les composés carbonés abondant dans l'environnement qui se sont alors
raréfiés. La photosynthèse a été une solution adaptative pour augmenter
les ressources nutritives du milieu en captant l'énergie solaire.
Les
organismes capables de photosynthèse absorbent l’énergie solaire et
l’utilise pour produire un sucre en consommant du dioxyde de carbone et
de l'eau et en rejetant du dioxygène, ce qui leur permet de se
développer. La photosynthèse se présente comme une réaction
d'oxydo-réduction au cours de laquelle le carbone passe d'une forme
oxydée à une forme réduite : CO2 → HCHO ; et l'oxygène d'une forme réduite à une forme oxydée : H2O → O2 (c'est l'eau qui libère l'oxygène de la réaction).
La
photosynthèse, en libérant des quantités énormes d'O2 dans les océans
puis dans l'air, a refaçonné complètement la biosphère, lire (La vie aurait inventé la photosynthèse il y a 3,5 milliards d'années...).
Au départ l'O2 libéré par la photosynthèse a oxydé les minéraux qui ont
une forte affinité pour lui. Puis vers - 2,5 milliards d'année, l'excès
d'O2 a été libéré dans l'atmosphère et les organismes vivants ont du
s'adapter à l'O2, initialement très toxique pour les espèces vivantes
(lire « L'adaptation de la vie à l'oxygène sur la Terre primitive »).
Des organismes ont appris à l'utiliser dans des processus énergétiques
spécifiques qui ont donné une nouvelle impulsion à la vie.
Cette page ...et l'oxygène fut... retrace les étapes de cette transformation. James Lovelock est bien connu pour avoir décrit toutes ces étapes et émis l'hypothèse Gaïa sur la coévolution entre les éléments physiques et biologiques de la biosphère.
Des effets quantiques dans l’antenne de chlorophylle optimise son rendement énergétique
Cela
fait des années que l'on soupçonne une optimisation de la réaction de
photosynthèse à un niveau quantique qui paraît seule en mesure
d'expliquer un rendement qui dépasse les 95%. Précisons tout de même que les les organismes photosynthétiques ne réalisent cet exploit que sur des longueurs d'ondes bien déterminées du spectre lumineux, notamment le bleu et le rouge pour ce qui concerne les plantes.
La
question du fonctionnement de la molécule de chlorophylle et de la
possibilité d'effets quantiques a fait pour la première fois l'objet
d'une tentative de démonstration dans la presse scientifique en 2007,
suite aux recherches menées à l'Université de Berkeley en Californie
par le Fleming research group, publiées dans Nature,
"Evidence for wavelike energy transfer through quantum coherence in
photosynthetic systems". Ces recherches ont été menées sur des
bactéries soufrées vertes refroidies à - 150° et excitées par des
lasers se substituant au rayonnement solaire.
Selon le site Futura-Sciences,
qui rappelle le phénomène de la photosynthèse de la chlorophylle, "Sous
l'action du rayonnement solaire, les molécules de chlorophylle voient
leur niveau électroniques excités et passer à un niveau d'énergie
supérieur à ceux des molécules alentour. L'énergie peut alors s'écouler
de différents niveaux d'énergie en différents niveaux jusqu'à ce que la
photosynthèse soit complète. Le problème était qu'il y avait différents
chemins possibles pour atteindre un état d'équilibre à plus basse
énergie, certains n'étant pas aussi efficaces que d'autres."
Selon techno-science.net
commentant la même expérience, "Les scientifiques supposaient que
l'énergie s'écoulait un peu au hasard, essentiellement selon une suite
de sautillements incohérents entre les niveaux. Mais ce mécanisme
n'expliquait pas comment l’énergie solaire est transférée aussi
rapidement au centre de réaction, ce qui permet à la photosynthèse
d'avoir un rendement de 95% ou plus." [Pour vous faire une idée plus
précise de ce qu'est une antenne de photosystème ou antenne
chlorophyllienne je vous conseille de consulter cette page d'un cours de Jussieu sur la photosynthèse.]
En
traçant les niveaux d'énergie des électrons à travers la chlorophylle
des bactéries étudiées, "Les physiciens ont découvert des variations
régulières du signal durant quelques centaines de femtosecondes, qu'ils
ont interprétés comme autant de "battements quantiques" reliant de
manière cohérente tous les niveaux d'énergies entre eux. Selon Engel,
l'excitation est capable de trouver l'itinéraire optimal vers le centre de réaction
sans aucun gaspillage d'énergie dû à des tentatives au hasard: "c'est
un peu comme si l'excitation pouvait "sentir" le bon chemin sans avoir
à les visiter tous un par un," indique-t-il. Le site du journal La
Recherche indique de son côté à propos de l'expérience que "Cela
signifie que les électrons partagent les mêmes propriétés quantiques et
qu'ils interagissent très fortement les uns avec les autres. L'équipe
de Fleming présentera dans les prochains mois de nouveaux résultats qui
devraient établir que des électrons associés à des protéines
différentes forment un seul et même système quantique."
Les
conditions de température très basses de l'expérience de 2007 faisaient
que certains doutaient encore des résultats. Mais une nouvelle étude,
qui est résumée dans cet article de vulgarisation, "Everywhere in a Flash: The Quantum Physics of Photosynthesis",
menée à Chicago vient de paraître sur la même question effectuée cette
fois-ci à température ambiante sur une algue marine commune, dont la
structure moléculaire détaillée de l'antenne de chlorophylle, PC645, a
été précédemment décrite au niveau atomique, et qui donne les mêmes
résultats : “Coherently wired light-harvesting in photosynthetic marine
algae at ambient temperature.” By Elisabetta Collini, Cathy Y. Wong, Krystyna E. Wilk, Paul M. G. Curmi, Paul Brumer & Gregory D. Scholes. Nature , Vol. 463 No. 7281, Feb. 4, 2010.
Dans
l'étude de Nature on excite la chlorophylle avec des pulsations lasers
d'un quadrillion de seconde permettant d'exciter les électrons
individuellement. Les protéines sont juste après éclairées par un laser
et l'analyse de la fluctuation énergétique dans des molécules distantes
montre une corrélation quantique par rapport à l'impact précédent.
L'énergie circule donc dans le système de façon quantique avant de
"choisir la bonne trajectoire", ce qui "explique" le rendement de la
photosynthèse.
De
plus Engel qui avait participé à l'étude de 2007 sur les basses
températures a mis de son côté en évidence en 2010 des phénomènes de
cohérence quantique sur des durées de temps similaires à température
ambiante : “Long-lived quantum coherence in photosynthetic complexes at physiological temperature”.
Il attribue le phénomène de persistance quantique aux propriétés
électriques, aux formes des protéines ainsi qu’à la dynamique
oscillatoire des populations de protéines.
L’expérience
ayant été effectuée sur des bactéries et des algues dont les structures
sont proches de celles des plantes, il est probable que la
démonstration vaut pour l’ensemble des organismes photosynthétiques.
On
ignore si la photosynthèse primitive, il y a plusieurs milliards
d'années fonctionnait également de façon quantique ou si le procédé a
été optimisé par la sélection naturelle et l'évolution. Comme elle
existe dans toutes les espèces, l'optimisation est probablement très
ancienne et remonte probablement à « l'invention » de la
photosynthèse. L'évolution semble surtout s'être ingéniée à faire
passer et à adapter le processus aux différentes espèces qui
l'utilisent. L'énergie solaire étant sauf cas particulier très
abondante, l'optimisation quantique a probablement surtout pour but de
permettre une protection et une optimisation morphologique des
structures receveuses de l'énergie solaire.
La théorie de la cohérence et de la décohérence quantique
Nous
allons examiner la question fondamentale de la cohérence (état
quantique) et de la décohérence (sortie de l'état quantique), car
l'antenne de chlorophylle passe par intervalle d'un état quantique à un
état ayant les caractéristiques de la physique classique.
Selon Wikipedia
la décohérence est "un phénomène physique susceptible d'expliquer la
transition entre les règles physiques quantiques et les règles
physiques classiques telles que nous les connaissons, à un niveau
macroscopique. Plus spécifiquement, cette théorie apporte une réponse,
considérée comme étant la plus complète à ce jour, au paradoxe du chat
de Schrödinger et au problème de la mesure quantique."
La
théorie de la décohérence est une tentative très aboutie, développée
dans le dernier tiers du XXe Siècle, pour expliquer pourquoi la réalité
macroscopique ne fonctionne pas selon les spécificités de la mécanique
quantique mais selon les lois de cause à effet classiques et elle tente
aussi de résoudre un paradoxe interne à la mécanique quantique
elle-même :
"Le problème majeur est que la physique quantique admet des états superposés,
ces états étant absolument inconnus à un niveau macroscopique, décrit
par la physique classique. L'exemple le plus frappant décrivant ce
problème est l'expérience du chat de Schrödinger. Dans cette expérience de pensée,
l'état superposé d'un atome (désintégré/non désintégré) doit se
propager, en suivant scrupuleusement les règles quantiques, à l'état
d'un chat qui devrait également être, selon ces règles, dans un état
superposé mort/vivant. Or, un tel état n'est jamais observé, d'où
paradoxe et problème. La théorie quantique tient compte de cette
non-observabilité des états superposés quantiques en stipulant que tout
acte d'observation provoque un effondrement de la fonction d'onde,
c'est-à-dire sélectionne instantanément un et un seul état parmi
l'ensemble des états superposés possibles. Cela donne lieu à un
postulat spécifique ( postulat 5 dit
de « Réduction du paquet d'onde »), qui est en contradiction
mathématique avec un autre postulat de la mécanique quantique ( postulat 6 : l'équation de Schrödinger)." (...)
[Mises en gras dans les citations par Gestion Santé] "L'idée
de base de la décohérence est qu'un système quantique ne doit pas être
considéré comme isolé, mais en interaction avec un environnement
possédant un grand nombre de degrés de liberté. Ce sont ces
interactions qui provoquent la disparition rapide des états superposés.
En effet, selon cette théorie, chaque éventualité d'un état superposé interagit avec son environnement ; mais la
complexité des interactions est telle que les différentes possibilités
deviennent rapidement incohérentes (d'où le nom de la théorie).
On peut démontrer mathématiquement que chaque interaction
« déphase » les fonctions d'onde des états les unes par
rapport aux autres, jusqu'à devenir orthogonales et de produit scalaire
nul. En conséquence, la probabilité d'observer un état superposé tend rapidement vers zéro ."
Seuls restent observables les états dit « purs »,
correspondant aux états observables macroscopiquement, par exemple -
dans le cas du Chat de Schrödinger - mort ou bien vivant. (...) pour la théorie de la décohérence, l'effondrement
de la fonction d'onde n'est pas spécifiquement provoquée par un acte de
mesure, mais peut avoir lieu spontanément, même en l'absence
d'observation et d'observateurs.". En fait, l'interaction du système quantique avec son environnement est l'équivalent d'un acte de mesure.
La synthèse chlorophyllienne viole les limites temporelles attendues de la cohérence quantique
Les
seuils théoriques de déclenchement de la décohérence par interaction
avec le milieu donnaient à penser que les phénomènes récemment observés
en biologie quantique étaient impossibles. C'est ce qu'explique aussi
cet article de futura-sciences,
commentant les recherches que nous venons d'évoquer "Certaines algues
utiliseraient les amplitudes de probabilité de la mécanique quantique
pour optimiser la photosynthèse, ce
qui signifie que ces cellules ont franchi l’obstacle de la décohérence
quantique qui devrait rendre ce processus impossible à température
ambiante."
Toujours
suivant futura-sciences qui examine les expériences menées par rapport
aux limites supposées de la décohérence quantique "En utilisant la même
technique que le groupe de Fleming et Engel, des impulsions lasers
femtosecondes pour pister les transfert d’énergies dans des molécules
complexes, Gregory Scholes, de l’Université de Toronto au Canada, et
ses collègues auraient démontré que les structures qui captent les
photons dans le cas des algues Chroomonas et Rhodomonas, que l’on
appelle des antennes, coordonnent le plus efficacement les transferts
d’énergie le long de plusieurs pigments moléculaires. Les amplitudes
quantiques sondent alors l’état des chemins possibles et déterminent
celui qui est le plus rapide et avec le moins de perte d’énergie. La
cohérence quantique est maintenue pour cela pendant 400 femtosecondes
(4 × 10-13 seconde) alors qu’à cette température de 21°C, cela ne
devrait pas être possible selon les chercheurs."
Engel dans des expériences similaires également menées par son équipe
en 2010 estime que la cohérence est maintenue pendant au minimum 300 fs
et probablement davantage. Les différents articles semblent considérer
cette durée comme très élevée et indispensable pour permettre un
traitement optimum de la trajectoire de l'énergie dans l'antenne de
chlorophylle.
On
en est pour l'instant réduit aux conjectures quant à comprendre ce qui
permet aux systèmes biologiques comme la synthèse chlorophyllienne de
s'affranchir des seuils de décohérence quantique. Actuellement les chercheurs élaborent des ordinateurs quantiques. Or, selon Wikipedia
ces machines progressent très lentement du fait des difficultés
d’isolation du système et « le calcul quantique exige [ne permet
que] peu d’entrées et peu de sorties. Il ne se prête donc a priori
qu'aux calculs dont la complexité réside dans la combinatoire. On
trouve ces problèmes dans l’ordonnancement et autres calculs de
recherche opérationnelle, en bio-informatique, et bien entendu en
cryptographie. »
L'antenne
de chlorophylle contrairement à un ordinateur quantique est ouverte sur
son environnement et organisée pour transférer et assimiler l’énergie.
Selon Wikipedia, qui évalue les durées de superposition attendues de
différents objets élémentaires, la durée de décohérence pour une molécule complexe dans un vide parfait et éclairée par le soleil est de 10-15
seconde, soit une femtoseconde à comparer à la durée nettement
supérieure de 300 à 400 femtosecondes de l’antenne. Or nous sommes en
présence d’une antenne constituée non pas d'une molécule complexe dans
le vide parfait, mais de dizaines voir de centaines de molécules
complexes de pigments caroténoïdes et de chlorophylles, plongées dans
un bain énergétique intense lié à la température élevée du dispositif
et étroitement intégré dans une organisation cellulaire très complexe.
Comment l’intrication peut-elle se maintenir si longtemps dans un tel
dispositif ? Cela reste inexpliqué,
même si des chercheurs ont évoqué l'hypothèse des spécificités de
nombreuses sous-structures biologiques qui sont d'une taille
extrêmement réduite et dotées d’une morphologie spécifique. Cela leur
permettrait de s'isoler de leur environnement beaucoup mieux qu’attendu
et cela faciliterait les états quantiques. Il est possible également
que les cellules vivantes utilisent des dispositifs multiples régulés
au niveau quantique, nous en évoquons quelques uns plus loin, dont
l'architecture générale favoriserait les phénomènes de superposition.
Mais
tout cela reste à étudier plus en détail et à démontrer dans des cas
bien définis. Ces remarques et hypothèses sont intéressantes, mais
expliquent-elles la différence entre les résultats observés et attendus
? J'en doute... D’autant que d’après les chiffres donnés par Wikipedia les
molécules d’une antenne chlorophylliennes à température ambiante
maintiennent leur superposition quantique pour des durée qui a mon avis
sont des dizaines de milliers de de fois plus longue qu’attendue,
peut-être même davantage. On comprend pourquoi les scientifiques « n’y croyaient pas » avant les récents résultats obtenus…
Contradiction apparente entre la théorie de la décohérence et les résultats obtenus dans l'antenne de chlorophylle
Mis
à part la question de la durée encore inexpliquée de la cohérence, il
existe également une contradiction apparente entre la théorie de la
décohérence et les résultats obtenus dans l'antenne de chlorophylle.
Dans
la théorie de la décohérence quantique celle-ci prévoit que le résultat
de la sortie de l’état quantique de cohérence est ventilé de façon
aléatoire selon la théorie des probabilités. A la fin de la
superposition quantique de tous les états possibles, il se produit une
réduction du paquet d'onde de tous les états possibles et au choix d’un
état. Il y a unicité de la mesure dans le monde réel.
Dans
le cas du chat de Schrödinger, le résultat est « que le chat est
soit mort avec une probabilité de 0.5 ou soit vivant avec une
probabilité de 0.5 (…) le mécanisme qui "choisit" l'état final du chat
échappe à la théorie de la décohérence. Or, le postulat de réduction du
paquet d'onde stipule que l'état final est bien projeté sur une et une
seule valeur. Ce postulat n'est donc pas entièrement couvert par la
théorie de la décohérence. [Toutefois], (…) le fait que les différents
états soient mutuellement exclusifs suite à une décohérence implique
que [lors de la mesure] l'état physique prend bien une et une seule
valeur, les autres valeurs étant inaccessibles. ». C’est pourquoi, selon Wikipedia, il ne faut pas confondre décohérence et réduction du paquet d'onde. La décohérence donne des résultats possibles distribués selon la théorie des probabilités.
La réduction du paquet d’onde dans le monde réel donne un résultat
unique qui si l’expérience est répétée donne des résultats qui se
rapprochent progressivement de la ventilation attendue du calcul des
probabilités.
Ainsi,
dans l’expérience de pensée du chat de Schrödinger, la décohérence
donnerait une ventilation qui s’équilibre avec l’augmentation des
expériences, tendant vers une chance sur deux d'avoir le chat vivant
(ou mort) après décohérence du système.
Mais
dans l’antenne de chlorophylle, c'est comme si le chat était vivant à
chaque mesure, c’est bingo à chaque tirage ! Il y a donc
contradiction apparente.
L’antenne de chlorophylle fonctionne comme machine quantique
Un
photon va exciter des molécules à la périphérie de l'antenne dont les
électrons vont transporter le potentiel d'excitation électronégatif
apporté par le photon (appelé exciton) jusqu'au centre réactionnel
receveur électropositif. « Cette molécule piège [réceptrice] cède
alors un électron à un accepteur qui passe à l'état réduit. A ce stade
l'énergie lumineuse est convertie en énergie chimique. » (Qu'est ce qu'un photosystème?)
Le schéma 2 de ce lien montre que les chemins possibles pour arriver au
centre receveur sont très variés. Le processus est appelé transfert
d'énergie par résonance de type Förster, qui permet un transfert très
rapide de l'énergie collectée sur des distances nanométriques.
C'est
ce cheminement de l'énergie collectée qui s'effectue en état de
superposition quantique. L'antenne effectue durant la superposition un
calcul quantique complexe d'itinéraire de toutes les trajectoires
possibles, qui sont chaque fois différentes, de l'énergie apportée par
le photon incident (qui arrive avec un angle d'impact et une énergie
variable) au sein des réseaux moléculaires en mouvement dans l’espace,
jusqu’à trouver le trajet le plus économique énergétiquement vers la
cible.
Selon techno-science.net,
"Il se trouve que l'informaticien Lov Grover a utilisé une méthode
analogue en 1997 en développant l'"algorithme de Grover", qui s'est
avéré être la recherche la plus rapide possible dans une base de
données non triée en calcul quantique. "Dans le cas de la
photosynthèse, l'énergie recherche l'itinéraire optimal à suivre pour
parvenir à l'endroit où elle sera utile," note Roseanne Sension de
l'université du Michigan." L’article indique que la solution de
l’algorithme de Grover est une fonction de probabilité de trouver le
résultat cherché qui s’améliore avec le nombre d’itérations avant de
décroître si celui-ci est trop élevé.
Ce
type de calcul est propre aux ordinateurs quantiques. La décohérence
est ajustée de façon à ce que le calcul ait le temps d’être effectué de
façon optimum. Comme le montrent les expériences que nous avons
décrites, c'est une durée de quelques centaines de femtosecondes qui
est nécessaire.
La
trajectoire est donc optimisée et « calculée » dans l’état
quantique. La superposition est suffisamment longue pour permettre
d'explorer toutes les trajectoires sur une distance déterminée en
fonction des atomes présents, ce qui va permettre de transporter
l'énergie quasiment sans déperdition. Tout cela évoque le
fonctionnement d'une machine quantique effectuant des computations afin
de produire un résultat prédéfini. Je préfère utiliser le terme de
machine à celui d’ordinateur quantique que j'ai vu citer à propos de
ces recherches, car le calcul quantique dans l’antenne produit un
travail déterminé.
Le
chaînage quantique fait que la réaction d'oxydoréduction se fait comme
si la distance était abolie entre le premier atome excité et le centre
de réaction de l’antenne. Le chemin le plus économique est choisi parce
que la réaction électrochimique tend à s’écouler suivant le chemin de
la plus faible résistance énergétique possible pour procéder à la
réaction d’oxydoréduction. Il me semble qu’il s’agit tout simplement d’un exemple de ce qu’on
appelle en physique le « principe de moindre action » qui
fait que la réaction d'oxydoréduction se réalise de la façon la plus
économique possible.
Dans
une version précédente de cet article, je m'étais interrogé sur le
processus de calcul dans l'antenne. En fait je pense à présent que
c'est le bouclage de la réaction d'oxydoréduction qui injecte
l'équivalent d'un « programme de calcul quantique » dans l’antenne de
chlorophylle et qui donne sa finalité au dispositif en créant une
boucle de rétroaction qui tend à faire trouver le meilleur chemin au
potentiel d'excitation énergétique pour que la réaction chimique
intervienne avec le meilleur rendement possible.
L'antenne
de chlorophylle constitue donc un exemple de la capacité de la vie à
échapper à l'entropie en mettant de l'ordre, par une économie de moyen
extraordinaire, qui protège ses fragiles structures moléculaires du
désordre.
La biologie quantique : un mécanisme de base du fonctionnement cellulaire ?
Le
fait que l’antenne de chlorophylle ait un fonctionnement quantique
« rouvre » à la mécanique quantique d’innombrables fonctions
dans le domaine du vivant. Les états de superpositions quantiques se
maintiennent visiblement de façon beaucoup plus longue que les
estimations théoriques ne le supposaient et cela amène à penser que la
superposition et les calculs quantiques sont des modalités de base du
fonctionnement du vivant et qu'elles sont mises en œuvre dans d'autres
objets cellulaires. Cela expliquerait la capacité de persistance
extraordinaire de la vie depuis près de 4 milliards d’année, si elle
dispose de mécanismes de contrôle et de régulation sophistiqués à
l’interface du passage du monde quantique au monde classique. Cette
régulation est en fait indispensable pour que la vie puisse lutter
contre l'entropie et le désordre phénoménal qui règne au niveau
atomique.
On a souvent utilisé les images des phénomènes d'organisation spontanés de la matière, comme les phénomènes tourbillonnaires, comme démontrant que la matière s'auto-organise spntanément, phénomène que la vie aurait utilisée à son niveau. Par exemple Edgar Morin a repris ces modèles dit de la complexité dans sa série d'ouvrage "La Méthode". Mais comme l'explique le spécialiste de la biologie quantique, Johnjoe McFadden dans une interview,
"Peut-on faire appel aux théories de la complexité pour expliquer l'émergence de l'ordre à partir du désordre, comme le font des théoriciens s'intéressant aux origines de la vie ? L'ordre spontané des systèmes complexes (tels les systèmes météorologiques) ressemble à celui de la vie. Dans les deux cas, il s'agit de systèmes dynamiques plutôt que statiques, constamment renouvelés par les éléments y entrant et en sortant.
(...) [Mais] Les systèmes
organisés (tel l'anticyclone) émergeant de composant
physiques ne sont organisés qu'au niveau macroscopique. Au
niveau moléculaire, on ne trouve que des interactions au
hasard. Or les cellules vivantes sont organisées jusqu'au
niveau de leurs particules élémentaires. Les structures
cellulaires macroscopiques ne résultent pas d'un chaos particulaire
au hasard, mais du mouvement ordonné des particules individuelles.
La vie est un phénomène de petits nombres et ne peut
être décrite par la théorie de la complexité
s'appliquant aux grands nombres. L'ordre de la vie relève
d'un tout autre mécanisme."
La vie pourrait opérer une régulation fine de son organisation au niveau du passage du niveau quantique au niveau classique. Schrödinger avait eu 10 ans avant la découverte de l'ADN des intuitions géniales à ce sujet, formulées en 1944 dans Qu'est-ce que la vie ?
Toutefois, jusqu'à
ces dernières années les spéculations sur les rapports entre biologie
et mécanique quantique étaient considérées comme fumeuses. Paul Davies
un physicien qui s’intéresse à la biologie quantique a toutefois
effectué, en 2004, un tour d'horizon des hypothèses les plus solides
dans ce domaine avec une approche historique dans "Does quantum mechanics play a non-trivial role in life ?".
L'article ouvre des perspectives qui sont confortées par les
découvertes récentes. Il est suffisamment récent, bien qu'antérieur aux
premiers résultats sur la chlorophylle, pour s'appuyer sur la question
fondamentale de la cohérence et de la décohérence quantique dans les
systèmes biologiques et sur la question de la computation quantique
éventuelle dans les systèmes biologiques (à base de qubits comme dans les ordinateurs quantiques au lieu de bits). L’article s’intéresse notamment à la question des origines de la vie (cf. infra).
La biologie quantique aux origines de la vie ?
On
devrait rapidement en savoir plus sur les capacités quantiques de
différentes structures biologiques élémentaires car le développement
technique dans le domaine du laser, dans celui des nanotechnologies et
dans le décryptage des structures biologiques au niveau moléculaire
permet désormais de mettre au point des expériences et des observations
au niveau de structures biologiques sans cesse plus réduites. On peut
supposer que l'on tentera bientôt de monter des expériences sur toutes
sortes d'objets cellulaires dont on sait qu'ils se situent à la
frontière du fonctionnement quantique en terme de taille. Par ailleurs
les expériences suscitent un grand intérêt de la part des physiciens
quantiques qui tentent de développer des ordinateurs quantiques et qui
vont certainement participer activement à ces recherches. En effet les
calculateurs quantiques progressent très lentement et son soumis à des contraintes d'isolation
très élevées qui hypothèquent leur développement. On devrait, à mon
avis, voir apparaître des calculateurs quantiques biologiques
s'appuyant sur les découvertes que nous venons d'évoquer. L'interview
de K. Birgitta Whaley
précitée semble toutefois indiquer qu'il y a peu d'avancées sur le
sujet pour l'instant. On parle aussi régulièrement de « Photosynthèse artificielle », mais il s'agit d'un abus de langage par rapport aux caractéristiques de la photosynthèse dans les organismes vivants.
Paul
Davies dans son article précédemment évoqué, section, "The origin of
life" pense que le calcul quantique aurait pu intervenir aux origines
de la vie dans la « soupe prébiotique »
où se seraient créées via des proto-enzymes et des proto-assemblages
d’ARN ou d’ADN des états de superposition permettant une exploration
quantique de tous les états du système. Cette exploration sélectionnant
et renforçant pour diverses raisons des structures complexes
auto-réplicatives caractéristiques de la vie. Mais Paul Davies est à la
peine pour expliquer comment les structures auto-réplicatives seraient
sélectionnées.
On
sait que l'apparition de la vie dans la soupe prébiotique est hautement
improbable selon les lois de la physique macroscopique et que la
mécanique quantique pourrait proposer des solutions à la question de
l'origine de la vie sur laquelle la recherche bute depuis des décennies
(lire aussi Quantum fluctuations and life
de P. Davies). Toute la difficulté comme le reconnaît Paul Davies est
que l'on se trouve dans ce domaine à la limite du finalisme, une
théorie qui supposerait dans le cas d’espèce que la vie est une
finalité inscrite dans la matière et qui "guiderait" l'apparition de la
vie. Cette approche (qui remonte à Aristote) est souvent une façon plus
ou moins consciente de réintroduire le dualisme religieux dans la
science, car c'est Dieu ou son équivalent qui va être de facto le
principe finalisateur dans la théorie par opposition à l'approche
matérialiste ou les évolutions qualitatives au sein de la Nature
s'expliquent à partir des caractéristiques propre à la Nature
elle-même. L'approche finaliste se repère aussi dans le fait qu’elle
suppose expliqué à l’aide de mots « valise » ce qui reste
justement encore à expliquer. Par exemple dans le vitalisme,
on « envisage la vie comme de la matière animée d'un principe ou
force vitale, qui s'ajouterait pour les êtres vivants aux lois de la
matière. Selon cette conception, c'est cette force qui insufflerait la
vie à la matière. » Cette forme de raisonnement est typique du
finalisme et de l’idéalisme philosophique. A partir d’une observation
juste sur une qualité propre de la vie qui la distingue de la matière
non vivante, on introduit du finalisme et on utilise le mot vitalisme
qui remplace ce qui est à expliquer au travers de l’observation et de
la compréhension réelle des phénomènes.
Pour tenter d’avancer, Davies s’appuie sur les travaux de biologie quantique de Johnjoe McFadden. L'auteur de “Quantum Evolution”
(2000), est un biologiste travaillant dans le domaine quantique, mais
je dois dire que je n’ai pas bien compris ses explications qui me
semblent assez floues et je le soupçonne de réinjecter du finalisme à
la place d’explication. Derek Abbott dans “Quantum Aspects Of Life”
(2007) s’est penché plus récemment sur le même sujet mais là aussi je
reste sur ma faim, même si les ouvrages que j'ai feuilleté sur Internet
contiennent par ailleurs énormément d’informations utiles et
intéressantes.
Les
raisonnements finalistes se glissent facilement dans les théories de la
biologie quantique. Par exemple à propos du calcul quantique qui se
serait effectué dans la soupe prébiotique. Comme nous l’avons expliqué
à propos de l’antenne de chlorophylle, ce n’est pas parce qu’il y a
superposition qu’il y a pour autant calcul et obtention du calcul –
résultat « souhaité ». S’il y a calcul quantique, il faut
expliquer ce qui en est à l’origine et pourquoi la décohérence se
stabilise sur un état favorisant la vie.
A
mon avis il manque encore à ces tentatives théoriques une compréhension
même élémentaire des modalités de ce calcul – action des machines
quantiques comme l’antenne de chlorophylle. Une fois que l’on y verra
un peu plus clair avec cette structure biologique élémentaire ou une
autre, on pourra faire des hypothèses sur les modes de calcul
quantiques les plus élémentaires qui auraient pu intervenir
spontanément dans les premières chaînes du vivant assemblées
spontanément dans la soupe prébiotique.
Le magazine Science et Vie d'avril 2011 a consacré sa une à "La vie serait quantique !" (repris ici).
Je n'ai pas trouvé les articles traitant du sujet aussi approfondis que
je l'aurai souhaité, mais cela permet de compléter et d'étendre à
d'autres catégories de phénomènes biologiques certains aspects de notre
billet de février 2010.
Rien
de nouveau dans la revue par rapport à notre billet bien plus complet
sur la chlorophylle. Par contre sont passés en revue d'autres
mécanismes biologiques qui pourraient utiliser des effets quantiques.
Le meilleur article est celui consacré à Enzymes et effet tunnel : évocation des recherches de Judith Klinman
qui a montré en 1989 que l'activité de l'enzyme alcool déshydrogénase
semblait mettre en évidence le transfert d'un proton lors de la
réaction par effet tunnel.
Selon la revue, "désormais, les biochimistes en sont persuadés : une
part du succès des enzymes est liée à un effet purement quantique, qui
autorise une particule à jouer les passes murailles : l'effet tunnel."
L'effet permettrait de réduire les temps de réaction, le transport via
l'enzyme par effet étant quasi instantané et le coût énergétique étant
très réduit. On retombe comme avec photosynthèse sur ce qui ressemble à
des barrières de seuil que la vie aurait trouvé le moyen de contourner
: "
L'observation
de Judith Klinman est tout à fait inattendue. En effet, un proton est
relativement lourd et l'efficacité de l'effet tunnel est inversement
proportionnelle à la masse de la particule concernée. Si l'électron est
coutumier de cet effet quantique pour transiter entre deux
localisations séparées par une zone énergétiquement défavorable, il
n'en va pas de même pour le proton qui est 2000 fois plus massif : son
caractère ondulatoire étant moins marqué, on s'attend à ce qu'il soit
assez peu sensible à ce jeu de passe muraille."
Malheureusement
l'article ne nous en dit pas plus sur les difficultés théoriques que
pose l'existence d'un effet tunnel ni comment il se produit exactement,
quels sont les barrières biologiques qui contourne l'effet tunnel...
L'effet
est pourtant d'autant plus intriguant que Judith Klinman indique
qu'elle a depuis découvert que des atomes plus lourd comme le carbone
et l'oxygène pourrait aussi utiliser l'effet tunnel. A noter que leur
masse et respectivement 14 et 16 fois plus importante que le proton de
l'hydrogène ! L'article précise aussi que les démonstrations de l'effet
tunnel repose notamment sur l'utilisation d'isotopes, chimiquement
identiques à leurs analogues mais qui réagissent différemment à l'effet
tunnel du fait de masses différentes. L'article sur les enzymes est
intéressant mais survole le sujet et on reste quand même sur sa faim.
Les autres aspects potentiellement liés à des effets quantiques et plus brièvement présentés par la revue sont le sens de l'odorat,
les molécules olfactives activeraient l'olfaction suivant un mécanisme
biologique de vibration proche de la spectroscopie à effet tunnel
(travaux de Marshall Stonham).
Vient ensuite la stabilité de l'échelle d'ADN (Elisabth Riepert voir aussi vidéo en anglais, Classical and Quantum Information in DNA) qui serait liée à un effet d'intrication (article de qualité très moyenne).
Le sens de l'orientation des oiseaux lié à l'intrication quantique est également présenté.
Enfin
en conclusion S. et V. propose un médiocre "Une nouvelle vision du
vivant ?" qui ne mérite guère le temps passé à le lire. Bref un dossier
assez décevant compte tenu de l'intérêt du sujet.
Le Workshop "Quantum Biology: Current Status and Opportunities" de l'université of Surrey
Un important symposium à l'université de Surrey
Ces
ateliers ont réuni en septembre 2012 la crème des chercheurs
s'intéresssant à la biologie quantique. Rappelons que la biochimie s'occupant du niveau atomique est par nature confrontée aux phénomènes quantiques qui sont ominiprésents à ce niveau. On parle de biologie quantique seulement quand on estime que la vie s'appuie de façon non aléatoire sur les phénomènes quantiques pour s'organiser, qu'elle "exploite" les propriétés quantiques. Les chercheurs ne sont pas tous du même avis sur l'importance à attribuer à ces phénomènes. Ceux qui se sont retrouvés dans cette réunion et ces ateliers estiment de façon générale que les effets quantiques jouent un rôle important.
Vous trouverez toutes les
conférences via ce lien vers des vidéos de youtube, "Quantum Biology: Current Status and Opportunities".
Le niveau scientifique est assez relevé et c'est en anglais, mais si
vous êtes physicien ou biologiste ou étudiant
dans ces domaines ou enfin si vous êtes autodidacte avec une bonne culture générale et intéressé par le sujet, c'est à charger sur vos tablettes pour visionner à
tête reposée un stylo à la main pour noter quelques références utiles. Le niveau de vulgarisation varie selon les conférences, certains chercheurs utilisant des notations mathématiques qui ne m'étaient pas accessibles, mais c'est loin d'être le cas de toutes les conférences. Je n'ai malheureusement pas pu tout regarder et de loin, faute de temps.
Je conseille de démarrer par les 2 vidéos de Paul Davies, le résumé de son intervention et son intervention principale,
en effet elles donnent bien le ton de la problématique de la biologie
quantique. Ca a vraiment une autre allure que l'article de S. et V. que nous venons d'évoquer.
De plus Davies est
un homme rigoureux et d'esprit très ouvert. Il a en particulier très bien
compris que l'électricité biologique, à la fois au niveau cellulaire et
tissulaire, joue un rôle clé d'organisateur de la matière biologique et
que c'est cette l'organisation bioélectrique qui permet le déploiement
des effets quantiques, les deux phénomènes étant distincts mais
étroitement liés. Sans l'effet organisateur de l'électricité
biologique au niveau atomique des cellules ainsi qu'à des niveaux supérieurs dans les tissus, la matière serait dans un état
beaucoup trop désordonné pour permettre la manifestation des effets quantiques.
Bien qu'il ne le cite pas, je pense que Paul Davies a pas mal réfléchi à partir
des travaux de Robert O. Becker, dont j'ai parlé dans cette page dans une section sur L'électricité biologique. Il donne aussi des références de travaux plus récents dans ce domaine.
Les travaux de Johnjoe McFadden
Un des théoriciens de ce groupe qui a rendu possible da réunion de Surrey est Johnjoe McFadden, dont on pourra consulter une remarquable interview de 2002 que nous avons citée plus haut, par Automates Intelligents à l'occasion de la publication de son livre "Quantum Evolution, The new science of life" que Automates Intelligents avait également brièvement présenté. C'est un précurseur qui a fait un gros travail de défrichage avant que les résultats sur l'antenne de chlorophylle n'attire l'attention sur ce domaine de recherche et ne confirme sa fécondité.
Il a publié en 2014 avec Jim Al-Khaliliun l'uvrage "Life on the Edge: The Coming Age of Quantum Biology" présenté par Automates Intelligents, qui reprend probablement beaucoup des acquis du symposium de Surrey. Automates Intelligents conseille de lire "Life is quantum" de McFadden qui pourra servir d'introduction à l'ouvrage.
En 2002 McFadden insistait sur ce qu'il appelait l'effet Zenon inverse quantique qui serait utilisé par les systèmes vivants. Il s'agit de "l'aptitude de la mesure quantique à interagir et à modeler la dynamique d'un système quantique. La mesure quantique extrait de la superposition quantique de tous les états possibles une seule réalité observable dans notre monde physique." Le système vivant effectuerait (...) " une série de mesures quantiques suffisamment dense appliquées à une particule sur un chemin constitué d'une suite de positions peut déplacer cette particule le long de ce chemin. Ledit chemin peut n'être que l'un des milliards de milliards de chemins possibles, mais la mesure quantique peut forcer le système à évoluer dans cette direction mesurée." Ce système de mesure permettrait de favoriser la biosynthèse des composants utilisables par les systèmes vivants en bloquant les biosynthèses nuisibles. Ce mécanisme serait notamment utilisé par les enzymes. C'est un mécanisme complémentaire de celui évoqué pour l'antenne de chlorophylle, la capacité de la vie à faire sortir les substrats des systèmes vivants de l'état quantique pour les faire passer dans l'état classique souhaité.
En conclusion provisoire
Il y a beaucoup de fumisteries qui circulent actuellement sous le "label" de médecine quantique. C'est donc important de savoir que de nombreux chercheurs sérieux travaillent dans le domaine de la biologie quantique et de se faire une idée de la façon dont ils posent les problèmes dans ce domaine et de savoir comment ce champ de la connaissance évolue.
[Cet article a été réécrit et complété plusieurs fois, la dernière version date du 27/02/16]
10/02/10
: Psychiatrie orthomoléculaire : Les huiles de poisson pourraient
réduire le risque de désordres psychotiques chez des individus à risque
élevé.
Nous avons déjà parlé plusieurs fois de la psychiatrie orthomoléculaire sur Gestion Santé. Rappelons d'abord que Gestion Santé
défend une approche intégrativeen matière de santé mentale,
c'est-à-dire une utilisation raisonnée du meilleur des différentes
pratiques médicales et sociales au service de la santé mentale de la
population. L'intégration et la coordination suppose d'utiliser une
véritable anthropologie médicale. Que nous définissions ainsi dans un
article sur la psychothérapie :
" Rappelons que pour les sciences humaines, l'anthropologie médicale
recouvre (ou devrait recouvrir) tous les aspects de la vie humaine,
depuis la prévention, l'hygiène, le cadre de vie, l'alimentation, tous
les aspects de la vie sexuelle, affective et relationnelle, la vie
professionnelle, certains aspects de la vie spirituelle, la médecine
s'intéressant en définitive, comme chaque science humaine, sous son
angle d'intérêt particulier, à la totalité de la vie humaine dans sa
complexité. Le traitement lui-même, même lorsqu'il s'agit de maladies
organiques stricto sensu, peut-être éclaté en une multitude
d'approches, éventuellement complémentaires."
La psychiatrie orthomoléculaire a été fondée par Dr. Abram Hoffer lorsqu'il a montré les effets remarquables de la vitamine B3 dans la schizophrénie. Nous écrivions à propos de l'approche orthomoléculaire en médecine et en psychiatrie :
"On sait que la médecine par les suppléments nutritionnels qui s'appelle parfois médecine orthomoléculaire ,
c.a.d. les bonnes molécules, au bon moment et en quantité optimisées
(nutrithérapie conviendrait bien aussi en français et sonne moins
prétentieux, cf. ci-après). Encore moins connue est la psychiatrie
orthomoléculaire. Nous en avons dit un mot sur Gestion Santé à propos de son fondateur le Dr. Abram Hoffer qui a travaillé sur la vitamine B3 ,
la vitamine C et la schizophrénie avant la découverte des psychotropes.
Mais il ne s'agit avec ces recherches que d'un des aspects d'un
problème beaucoup plus général et comme l'explique le Dr Jean-Paul
Curtay, un des pionniers français de la nutrithérapie au Journal Santé
, "Cela peut étonner, mais le cerveau est l'organe le plus exigeant de
notre organisme en ce qui concerne les calories, les vitamines,
minéraux, acides gras et acides aminés. Il est aussi le plus sensible
aux déficits. En redonnant au cerveau les outils qui lui permettent de
mieux fonctionner, on peut éviter l'énorme majorité des anxiolytiques
et antidépresseurs prescrits. Des millions de Français prennent des
psychotropes qui ont des effets secondaires non négligeables et qui
coûtent cher parce que des besoins basiques ne sont pas assurés. Le
pire c'est que les médicaments ne les assurant pas, ils restent souvent
dépendants d'eux pour compenser à défaut de mieux." "
L'apport de la psychiatrie moléculaire est de suggérer que dans de
nombreux troubles psychiatriques pourrait intervenir un ou des troubles
métaboliques. Des dérèglements enzymatiques entraineraient la
surexpression ou la sous-expression de différentes substances
nécessaires au bon fonctionnement cérébral et à l'équilibre
psychosomatique. Ces troubles pourraient réagir positivement à la
nutrition et à la supplémentation. Bien évidemment ces traitements
nutritionnels devraient faire partie d'un système de soin intégré, les
personnes souffrant de troubles psychiatriques ayant souvent besoin
d'une prise en charge sociale et médicale interdisciplinaire cohérente
et de qualité.
Nous donnons régulièrement des exemples de suppléments utilisables
en psychiatrie et nous allons évoquer ici les omega-3. Nous avons déjà
traité de la relation entre omega-3 et dépression dans un billet du 16/02/06 "Nouvelle étude sur l'acide gras DHA et la dépression".
Une nouvelle étude vient de montrer que les omega-3 pourrait aussi
jouer un rôle dans le déclenchement des épisodes psychotiques chez des
personnes à très haut risque (il s'agit de jeunes gens présentant de
nombreux facteurs de risques). Selon ScienceDaily,
sur un groupe de 81 personnes à très haut risque de décompensation
psychotique (d'après leur tableau clinique ils avaient 40% de risque de
décompenser dans les 12 mois suivants) 41 personnes ont pris 1,2 gramme
d'omega-3 par jour pendant 12 semaines puis les deux groupes (groupe
pacebo versus groupe traité) ont été observés sur 12 mois sans
traitement. Dans le groupe traité 4,9% des patients ont évolué vers la
psychose déclaré contre 27,5% dans le groupe placebo non traité.Soit un risque divisé par un facteur cinq !
Par ailleurs l'état psychologique général du groupe traité était
sensiblement meilleur que celui du groupe placebo sur plusieurs
paramètres de santé mentale.
Certes le groupe étudié était de relativement petite taille mais la
puissance de l'effet plaide pour une démonstrativité élevée. L'étude
présente cependant des lacunes que j'aimerai signaler. Comme nous
l'indiquions dans un billet du 16/02/06, une approche extrêmement fructueuse et qui n'a malheureusement pas été retenue pour cette étude
"consiste à mesurer la quantité d'omega-3 présentes dans les cellules
stockant les graisses. C'est un marqueur à beaucoup plus long terme des
apports alimentaires cumulés en corps gras et de leur métabolisation
par l'organisme. Dans ces cellules c'est le DHA qui est un bon marqueur
(le turn over de l'EPA étant beaucoup plus élevé il est moins bien
stocké). L'indicateur DHA dans les cellules riches en graisses est donc
un indicateur général de la quantité d'omega-3 consommé". Une telle
recherche menée à l'entrée dans l'étude, à 12 semaines et à un an,
aurait apporté des informations irremplaçables. D'abord pour comparer
le niveau initial de DHA entre le groupe traité et le groupe placebo,
cela aurait aussi permis de comparer ces taux à ceux d'une population
comparable du même âge sans problème psychiatrique et cela aurait enfin
permis de mesurer les modifications amenées au stock de DHA après 12
semaines de supplémentation ainsi que la persistance à un an dans les
cellules grasses qui fournissent probablement une bonne analogie par
rapport aux cellules nerveuses elles aussi très riches en graisse.
Il serait en particulier très intéressant de savoir si les personnes
à haut risque psychiatrique ont tendance ou pas à être déficientes en
omega-3 par rapport à une population sans risque particulier. Rappelons
que si ces résultats se confirmaient les applications passeraient
autant par une réorganisation générale de l'alimentation pour favoriser
un apport équilibré en omega-3 (et éviter certaines graisses toxiques
comme les acides gras hydrogénés) que par une supplémentation prise
isolément dont on sait qu'elle ne permet pas toujours de corriger
correctement les erreurs alimentaires faites par ailleurs. Nous avons
expliqué ce point qui nous semble fondamental dans un billet du 29/03/06 lorsque nous avons rappelé les recherches de Michel de Lorgeril et Serge Renaud sur les omega-3.
Ce qui est le plus incroyable dans tout cela c'est qu'il faille
attendre 2010 pour voir menée et publiée une telle étude alors que
l'importance décisive des omega-3 pour le fonctionnement cérébral
aurait du amener à mener des études beaucoup plus systématique depuis
plus de vingt ans !
02/02/10
: La glycation et le vieillissement - Les médicaments antidiabétiques
et la glycation - La L-carnosine - La benfotiamine - Les formes
anti-glication de la vitamine B6 : la pyridoxamine et la tentative
d'interdiction de la FDA aux USA - la forme coernzymée P5P.
Il y a eu une évolution significative des connaissances sur les
propriétés anti-glycation de certaines formes de la vitamine B6 depuis
que j'ai écrit ma page sur les vitamines B et je souhaitais depuis un
moment faire une mise à jour sur cette question, mais comme j'ai peu
parlé de la glycation proprement dite sur Gestion Santé
jusqu'à présent, je pense que c'est l'occasion d'en parler un peu plus
à l'occasion de ce billet. Tout cela va aussi nous permettre de faire
une petite mise à jour - pas forcément très rassurante - sur certaines
évolutions de la réglementation américaine sur les suppléments.
La glycation et le vieillissement
La glycation est liée à la réaction de Maillard
et constitue une des modalités importantes du vieillissement cellulaire
et tissulaire (on parle parfois - de façon imagée - de
"caramélisation", lire : "La glycation, un phénomène méconnu du vieillissement").
Si elle est accélérée chez les diabétiques du fait qu'elle est liée à
une réaction des sucres sur les protéines, et que l'excès de sucre
sanguin caractérise le diabète, elle se manifeste également plus
lentement chez tout un chacun. Elle peut être limitée en contrôlant les
manifestations diabétiques ou prédiabétiques, en limitant les excès de
sucres, notamment rapides et en évitant les aliments où la réaction de
Maillard s'est déjà réalisée pendant la préparation des aliments, comme
certaines viandes grillées. Elle peut aussi être limitée par certains
médicaments et suppléments. Nous allons en présenter quelques uns sans
viser en rien à l'exhaustivité en commençant par les médicaments puis
en étudiant quelques suppléments.
Les médicaments antidiabétique et la glycation
Il existe des médicaments et des compléments qui limitent la
glycation. Parmi les médicaments la metformine, un antidiabétique oral,
est un médicament ancien dont le rôle est de diminuer
l'insulino-résistance, qui a fait ses preuves et qui est très bien
toléré (j'en ai parlé ici à propos de la vitamine B1 au dernier paragraphe).
Aux USA certains "Life extensionistes" l'utilise car la metformine
semble activer les gènes d'une façon qui ressemble beaucoup aux effets
anti-vieillissement de la restriction calorique (lire BioMarker Pharmaceuticals Develops Anti-Aging Therapy). Pour le profil de sécurité de la metformine et le risque rare mais critique d'acidose lactique lire ici la section consacrée à la metformine. La metformine inhibe aussi dans des proportions variables l'assimilation de la vitamine B12 et une supplémentation en B12 devrait accompagner sa prise. La diminution de l'insulino-résistance
permet aux sucres de rentrer dans les cellules pour y être métabolisés
et diminue le risque de glycation. Une autre molécule en cours
d'expérimentation pour le diabète et qu'on trouve parfois chez des
sociétés de vente de supplément pointues est l'aminoguanidine.
Une autre molécule le Rosiglitazone diminue l'insulino-résistance mais
fait partie d'une classe de molécules ayant de nombreux effets
secondaires qui fait que même en thérapeutique son intérêt est très
discuté (lire par ex. le point de vue de la revue Prescrire : "Ni seules, ni associées : pas de glitazones pour les patients diabétiques".)
Les suppléments :
La L-carnosine
Parmi les acides aminés anti-glycation on trouve la L-carnosine un
acide aminé encore assez coûteux, les meilleurs prix US actuels étant
de l'ordre de 30$ les 90 unités de 500mg chez Jarrow (la prise
recommandée est de 500 à 1g par jour). Compte tenu de son coût, il est
possible d'optimiser le niveau de carnosine via ses deux acides aminés
constituant (car c'est un dipeptide liant deux acides aminés), la
beta-alanine, qui coute environ 27$ les 500g (qui peut provoquer un
léger rougissement - sans danger - de la peau après la prise, un peu
similaire à l'effet de la vitamine B3 niacine) et la L-histidine, plus
chère et moins présente sur le marché : 12$ les 60 unités à 500mg. Le
fabriquant Scifit est un des rares à proposer une poudre "Beta Alanine
2000 w/ L-Histidine" combinant les deux acides aminés dans un ratio
destiné à augmenter le niveau de L-carnosine (19$ les 300g). La
complémentation avec ces précurseurs aminés de la carnosine pourrait
même avoir un intérêt spécifique et une supériorité sur la seule prise
de L-carnosine. Pour approfondir le sujet je vous conseille de lire "Carnosine and Histidine Offer Unusual Benefits" et "Beta-alanine Supplementation Augments Muscle Carnosine Content and Improves Muscular Performance" publiés par le magazine life-enhancement
(on peut trouver d'autres articles intéressants dans le même journal en
tapant dans la recherche : carnosine, L-histidine ou beta-alanine).
Les formes anti-glycation de la vitamine B6 : la pyridoxamine et la P5P et tentative d'interdiction de la FDA aux USA
Comme je l'indique dans la section vitamine B6
de ma page sur les vitamines B, il existe 3 formes de base non
coenzymées de vitamine B6 dont la pyridoxamine qui aurait les effets
anti-glycation de loin les plus puissants des 3 formes. C'est un
produit que l'on ne trouve que depuis quelques années en supplément, à
des dosages de 50 à 100mg (60 unités à 50mg pour 17$ aux USA pour Life
Extension - SuperSmart Europe proposant un dosage à 100mg à 24€). Ces
résultats avaient amené la société Life Extension à mettre une dose
substantielle de pyridoxamine dans son produit leader le Life Extension
Mix (LEM), du fait de la remarquable efficacité anti-glycation de la
pyridoxamine et aussi parce qu'elle ne présente pas la toxicité à des
dosages élevée constatée chez certains utilisateurs avec la pyridoxine
(nous avions évoqué cette question dès 2001). Lire sur les effets anti-glycation de la pyridoxamine et du P5P : "B6 Vitamers: Natural Protection Against the Complications of Diabetes and Accelerated Aging".
Malheureusement les choses ne se passent pas toujours simplement et
du fait qu'une compagnie pharmaceutique travaille sur la pyridoxamine
depuis quelques années et tente de la faire valider comme médicament
pour certaines complications diabétiques. La FDA (agence américaine du
médicament et de l'alimentation), qui cherche comme d'habitude a
défendre les intérêts financiers des gros laboratoires, tente, suite à
une requête de la firme pharmaceutique, d'empêcher la mise en vente de
la pyridoxamine par les fabriquants de suppléments afin que les
recherches couteuses sur le produit puissent continuer sans que la
firme (où celle à qui elle revendra les droits) ait à craindre que la
pyridoxamine ne soit disponible sur le marché de la supplémentation à
des prix toujours plus bas, du fait de l'amélioration des techniques de
fabrication et de l'augmentation des volumes vendus. Tout cela est fait
en vue de la mise sur le marché d'un médicament hors de prix à une date
qui reste indéterminée et pour des indications qui seront en tout état
de cause très restreintes (par rapport aux applications potentielles
anti-glycation de la pyridoxamine), comme certaines décompensations
rénales et les neuropathies diabétiques. La quasi totalité des millions
de personnes qui pourraient bénéficier des effets anti-glycation de la
pyridoxamine en seront donc privées, quoi qu'il arrive, si la FDA
parvient à ses fins. C'est ce qu'on appelle la médecine au service du
profit. Ajoutons que la pyridoxamine n'est pas une forme synthétique de
B6 et qu'elle existe en petites quantités dans différents aliments
(source : FDA Seeks to Ban Pyridoxamine)
et les fabriquants de suppléments devrait normalement être protégés par
la législation autorisant les suppléments tirés des produits de
l'alimentation.
Mais la FDA tente à cette occasion de restreindre les dispositions
du Dietary Supplement Health and Education Act (DSHEA) de 1994 qui a
légalisé et ouvert le marché US des suppléments nutritionnels et en
propose une interprétation tout à fait abusive et restrictive. L'idée
serait que les suppléments ayant fait l'objet de recherches par
l'industrie pharmceutique pourraient ne plus être protégés par le DSHEA
mais passeraient dans le domaine du médicament.
Tiens tiens ! j'ai déjà vu ça quelque part ! En effet en 2003
j'avais accompagné une organisation anglaise de défense des suppléments
l'ANH
qui menait une action de lobbying au parlement de Strasbourg, l'enjeu
étant une directive européenne sur le médicament dont la formulation
permettait de requalifier discrétionnairement un supplément en
médicament. Nous remettons ci-dessous en bleu un passage de notre
billet du 9 mai 2006.
"Mais la définition retenue est en même temps
tellement vaste que tout produit alimentaire, cosmétique ou tout
supplément nutritionnel qui va par définition également agir sur la
physiologie en modifiant le métabolisme est donc de ce fait un
médicament. L'eau par exemple répond parfaitement à cette définition du
médicament ! D'où un risque d'insécurité juridique majeur pour toute
une gamme de produits et le risque de voir toutes sortes d'intervenants
à commencer par la puissance publique utiliser cette définition pour
reclasser en médicament d'innombrables produits et en interdire de fait
la distribution compte tenu des coûts prohibitifs associés aux études
de sécurité pour la mise sur le marché des médicaments et lié à leur
distribution par une poignée d'intervenant verrouillant la concurrence
dans des circuits très restreints (les pharmacies) et eux aussi très
peu concurrentiels.
Tout cela vient d'une contradiction dans la rédaction de la directive. On a d'une part le considérant 7 de la directive 2004/27/CE
qui entendait éviter toute création d'insécurité juridique dans ce
domaine en disant avec beaucoup de clarté que "Lorsqu'un produit répond
de façon évidente à la définition d'autres catégories de produits,
notamment les denrées alimentaires, les compléments alimentaires, les
dispositifs médicaux, les biocides ou les produits cosmétiques, la
présente directive n'est pas applicable." Malheureusement la définition
du médicament précise à l'article 2 - 2. " En cas de doute , lorsqu'un
produit, eu égard à l'ensemble de ses caractéristiques, est susceptible
de répondre à la fois à la définition d'un “médicament” et à la
définition d'un produit régi par une autre législation communautaire,
les dispositions de la présente directive s'appliquent."
Je ne rentrerai pas dans le détail des arguties de la FDA et des
firmes pharmaceutiques qui sont certainement très complexes et que les
articles que j'ai pu consulter doivent beaucoup simplifier (je vous
renvoie à une discussion nettement plus approfondie menée sur cette
question sur ce forum américain).
En ce qui concerne la société LEF et son produit LEM, elle a trouver
une parade en reformulant son produit et en remplaçant la pyridoxamine
qu'elle avait récemment introduite par le dérivé coenzymée de la
vitamine B6, le P5P. En effet on vient de s'apercevoir de deux données
fondamentales, l'une est que le P5P est également un remarquable agent
anti-glycation, nettement supérieur même à la pyridoxamine dans
certaines expériences (mais les deux produits sont très probablement
complémentaires). Par ailleurs le P5P serait finalement d'après les
dernières recherches tout à fait assimilable par voir orale
contrairement à ce qu'on croyait précédemment et serait également moins
à risque d'effet secondaire à dosage élevé que la B6 pyridoxine. Je
m'étais moi-même beaucoup interrogé sur la question à différents
moments, d'où certaines contradictions entre ce que j'écrivais dans la
page "Vitamine B6 : Les anglais se rebiffent" et dans ma section sur la vitamine B6 dans ma page sur les vitamines B.
Mais il n'est pas certain que LEF soit au bout de ses peines car une
autre firme essaie aussi de verrouiller l'accès au P5P sous prétexte là
aussi qu'il y aurait eu par le passé des essais thérapeutiques sur le
P5P par des firmes pharmaceutiques (lire Collusion to Ban Vitamins)
! Toutefois la P5P étant depuis longtemps dans le domaine des
suppléments cette nouvelle attaque devrait je crois beaucoup plus
difficilement aboutir. Il y a en tout cas une attaque concertée menée
par des groupes pharmaceutiques pour tenter d'évincer du marché les
deux formes anti-glycation de la B6 susceptibles de couler le nouveau
médicament anti-diabétique pour lequel des sommes énormes ont été
dépensées depuis une dizaine d'année sans résultat bien concluant.
On voit en tout cas comment la FDA pourrait facilement détricoter le
DSHEA si on n'y prenait garde ! Tout cela annonce encore des frais
d'avocat ruineux pour les fabriquants de suppléments nutritionnels
alors que les poches de l'industrie pharmaceutique sont elles quasi
inépuisables puisque ces poches sont en fait les notres dans lesquelles
Big Pharma puise sans complexe via les prix délirants des médicaments
toujours plus médiocres mis sur le marché !
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