Île.89 : Quantique ?
Déjà en allant pousser une courte exploration vers l’île.87 des récepteurs olfactifs, nous nous étions éloignés du but de l’exploration : la production d’odeur, si possible les bonnes odeurs.
Nous allions repartir quand, avec un air de ne pas le dire, les habitants ont excité notre curiosité en nous indiquant qu’il existait un peu plus loin une Île qui n’existait pas, l’île.89
Difficile à des explorateurs de résister à l’appel d’un tel mystère.
Dès notre arrivée, sans doute pour nous impressionner, les Îliens.89 nous montrèrent d’abord un chat, compagnon d’un certain Erwin Schrödinger, qui était, à la fois mort et vivant.
Sans épiloguer sur cette étrangeté ; du chat nous passâmes au chien.
Ce chien avait été dressé pour remuer la queue quand il sentait une certaine odeur.
Les habitants de l’île.89 voulait savoir jusqu’à quelle dilution le chien pouvait percevoir cette odeur dans un mètre cube d’air. Le chien étant à une extrémité du cylindre et l’odeur injectée à l’autre extrémité.
Les dilutions augmentaient et le chien remuait toujours la queue.
La concentration en molécule odorante n’était plus que de quelques parties par millions de milliards de milliards de molécules d’air, et le chien remuait toujours joyeusement et immédiatement la queue.
Finalement, après une ultime dilution, il fut estimé que la quantité de substance odorante injectée n’était plus que d’une seule molécule. Et la queue canine remua, tout aussi promptement !
Cette immédiateté était incompatible avec la diffusion (brownienne) de la molécule odorante jusqu'au récepteur olfactif du chien, au moins si le récepteur était classiquement considéré comme chimique.
La visite continua.
Les Îliens.89 avait fait venir de Stuttgart un appareil qui leur permettait de mesurer la vitesse de réaction d'une cellule olfactive à partir de l'instant où une « substance odorante » vient se placer sur son récepteur. Quelques millisecondes suffisaient pour que la cellule olfactive réagisse à l'arrivée de la substance odorante.
Le temps de réaction avait été jugé étonnamment bref, en comparaison des trois cents millisecondes généralement nécessaires pour les autres réactions à un stimulus.
Je posais alors la question : « Combien de molécules constituent la « substance odorante » reçue par le récepteur ? Était-ce qu'une seule molécule, comme pour le chien au flair si aiguisé ? »
Une ou quelques molécules, peu importe, de toute façon, affirmèrent les Îliens.89, dans la réception des odeurs, nous ne sommes plus dans des phénomènes régis selon la physique classique.
Sommes-nous dans la mécanique quantique? Peut-être, peut-être pas.
(voir aussi plus bas sphère/cavité nasale)
Avec une nuance très étrange : quand les molécules sont en faible quantité et régies par un modèle ondulatoire, leur perception serait subliminale
… tandis qu’en grande quantité, elles « obéiraient » à la mécanique classique et seraient perçues de manière consciente.
Les Îliens.89 nous amenèrent devant une cage où était enfermé un oiseau soi-disant extraordinaire.
Pour nous, cet oiseau sembla bien ordinaire.
Ce n’était qu’un rouge-gorge Erithacus rubecula, et pourtant cet oiseau, d’après nos interlocuteurs, était quantique (au moins le rouge-gorge suédois qui est migrateur) . Il pouvait s’orienter d’après l’inclinaison du champ magnétique terrestre, c’est-à-dire l’angle que font les lignes de champ avec la surface terrestre.
D’après Thorsten Ritz, du Département de Physique et d’Astronomie de l’Université de Californie, la rétine de l’œil de cet oiseau contient un « système » dans lequel deux électrons forment une paire intriquée de spin total nul. Quand ce système absorbe un photon de lumière, les électrons reçoivent assez d’énergie pour se séparer et devenir ainsi sensibles au champ magnétique terrestre. Si le champ magnétique est incliné, il affecte différemment les deux électrons, créant un déséquilibre qui modifie la réaction chimique subie par la molécule et créée deux systèmes distincts. Des mécanismes biologiques, de physique classique, traduisent cette différence en un signal nerveux, que le cerveau de l’oiseau transforme en une image du champ magnétique terrestre et qui lui permet de se guider lors de ses migrations.
Et que penser de l’utilisation de l’odorat chez les oiseaux ?
Privés de leur sens olfactif, certains oiseaux sont incapables de se repérer.
Voir par exemple les travaux de Gabrielle Nevitt, de l’Université de Californie, et de son équipe (dont Henri Weimerskirch du CRNS, Villiers en Bois, France)
Le dimethyl sulfide, gaz produit par le phytoplancton, pourrait servir de repère à l’albatros.
Certes ! Mais si le signal est chimique, uniquement chimique, comment l’oiseau calcule-t-il les effets du vent ?
De même que pour le chien qui « sent » une molécule dans un mètre cube, la mécanique classique est incapable de l’expliquer
En aparté, un Îlien.89 nous fit remarquer combien une cavité nasale ressemble à la "sphère d’intégration" utilisée en … optique, y compris pour les Infrarouges !
Est-ce un hasard de la Nature ?
Ou bien un photon « odorant » entre-t-il dans la cavité nasale et le signal est-il détecté par le bulbe olfactif ?
Bien entendu, avec Brendon Lovett, du University College, à Londres, il fallait admettre que les mécanismes conduisant à la naissance de l’influx nerveux sont physiques et non pas chimiques. Même si la voie chimique est communément admise, la voie physique eut l’approbation complète du vieux biophysicien de la structure des protéines qui fait le récit de cet étrange voyage.
Quand les Îliens.89 m’interrogèrent sur ces grands mystères, voici les autres mystères que je me permis d'ajouter :
« Depuis Louis de Broglie et Erwin Schrödinger, celui du chat, nous acceptons l’idée qu’un aspect ondulatoire est associé à toute matière"
Quelles ondes ?
Un « paquet d’ondes » pour reprendre l’idée de l’homme au chat à la fois mort et vivant.
Un rôle du système récepteur des odeurs pourrait être la discrimination de certains ondes.
Par analogie avec la théorie ondulatoire de la lumière, qui s’observe justement plus facilement pour l’émission d’une très faible quantité, et justement quand un photon est émis "l’un après l’autre", une molécule odorante isolée est considérée comme susceptible d’être un émetteur, de certaines ondes.
Cette possibilité serait d’ailleurs un des paramètres qui distinguerait les molécules odorantes des autres, c'est-à-dire une distinction entre les molécules perçues par les récepteurs physiologiques des odeurs, et les molécules qui ne sont pas perçues.
C'est-à-dire les molécules susceptibles d’émettre des ondes captées par le système olfactif de celles qui émettent des ondes à d’autres « longueurs d’ondes » non perçues par le système olfactif, par exemple : les ondes musicales sont perçues par l’oreille mais n’ont aucune odeur
Les Îliens nous rappelèrent cette nuance très étrange : quand les molécules seraient en faible quantité et régies par un modèle ondulatoire, leur perception serait subliminale
… tandis qu’en grande quantité, elles « obéiraient » à la mécanique classique et seraient perçues de manière consciente.
Quelles ondes ?
Un « paquet d’ondes » pour reprendre l’idée de l’homme au chat à la fois mort et vivant.
Un rôle du système récepteur des odeurs pourrait être la discrimination de certaines ondes du paquet, discrimination suffisamment fine pour distinguer des molécules pourtant très proches.
Les longueurs l’onde sont un continuum, les distinctions des couleurs, rouge, bleu, jaune, sont physiologiques, pas physiques, il en est de même des infrarouges.
Les photons infrarouges pourraient être ceux émis, ou modulés, par une molécule odorante ; au moins tant que la température est supérieure à 0°K, ce qui est toujours le cas à 37°C ! Et ne percevons-nous pas mieux les odeurs par temps chaud que par temps froid ?
Des infrarouges sont aussi ceux qui ont le plus de chance de pénétrer jusqu’au bulbe olfactif ou à l’organe voméro-nasal. Par contre, la longueur d’onde doit être différentes de celle qui est (trop) absorbée par l’eau !
Quelle est la réponse biophysique au « système » biologique imaginé par Thorsten Ritz ?
Simplement l'existence d'une protéine, ou plutôt un système protéique.
La non coïncidence des barycentres des charges positives et négatives des protéines forment un champ électrique permanent (permanent, mais plastique), on parle aussi de polarisation naturelle, ou de ferroélectricité. (Le suffixe ferro n’est qu’une analogie avec les matériaux ferromagnétiques.
Les systèmes protéiques générant les champs ferroélectriques les plus puissants sont les tores (comme les "protéines de choc thermique")
Voir 03. Notre mémoire ferroélectrique.
Remarques :
Les deux électrons formant une paire intriquée de spin total nul ne pourraient-ils pas graviter entre deux ou plusieurs molécules plates superposées ? Par exemple les chaînes latérales d’acides aminés aromatiques ( cet "aromatique" est-il un hasard ? ), comme la tyrosine, la phénylalanine, le tryptophane, ou des nucléotides comme ceux de l’ADN., des co-enzymes comme le NAD, etc.
Le puissant champ électrique généré par la protéine pourrait-il déjà amorcer une séparation des deux électrons intriqués ?
Quand la « substance olfactive est placée sur son récepteur » et le récepteur reçoit « suffisamment d’énergie », les électrons intriqués se séparent. Le champ électrique « modifié » module l’influx nerveux rendant le cerveau sensible à la molécule odorante.
Il faut naturellement que le champ électrique protéique soit spécifique du « photon odorant », ce qui n’est pas en contradiction avec ce que nous savons des récepteurs olfactifs.
Pour être odorante, une molécule doit avoir les propriétés suivantes
- associé à un photon, une molécule odorante émet une onde électromagnétique (dans le proche infrarouge ?)
- l’énergie de ce photon permet de séparer deux électrons intriqués « hébergés » par un système protéique du récepteur olfactif. Ce système protéique est caractérisé par un puissant champ ferroélectrique, la norme (longueur) et l’orientation du vecteur E est spécifique de la molécule odorante.
Des effets quantiques sont observés pour des molécules contenant de plus en plus d’atomes, alors pourquoi pas des protéines !
Par analogie avec l'ouïe qui permet, au moins aux mélomanes, de distinguer des modulations très fines, l'odorat serait aussi un récepteur à onde électromagnétiques ; comme évidemment la vue.
Est-ce un hasard si Brendon Lovett dans son article « Superabsorption of light via quantum engineering » met en scène un tore ?
Le record de maintien d’un système artificiel de spins électroniques intriqués n’est que de quelque 50 microsecondes, le rouge-gorge semble naturellement pouvoir maintenir l’intrication deux fois plus de temps. Les cellules olfactives réussissent-elles la performance de faire durer l’intrication vingt fois plus, c'est-à-dire les quelques millisecondes mesurées avec l’appareil de Stuttgart ?
La plasticité des protéines permet d’imaginer un tel exploit.
Voir 04. Notre mémoire plastique
et l’annexe sur la plasticité des protéines
Quand on se met sous le nez une mouillette imbibée d’un parfum toutes les molécules du parfum sont émises en même temps. C’est le récepteur olfactif qui en fait des notes de tète, de cœur et de fond. »
Maintenant, comme ferais-je si je devais créer un récepteur olfactif très performant, très discriminant ? Je commencerais par m’informer pour savoir ce que le cerveau sait faire le mieux.
Recevoir une information ? Non !
Comparer deux informations, oui ! Un bébé sur sa chaise haute sait déjà comparer deux séries de boules de couleurs, bien avant de savoir compter. C’est dans la comparaison de deux informations que le cerveau est le plus performant.
Je créerais donc un couple de récepteurs selon le modèle des « circuits électroniques différentiels » utilisés pour éliminer un maximum des influences (bruit) de premier ordre.
Les deux émettant un signal électrique vers le cerveau.
L’un des récepteurs serait « borgne » c'est-à-dire qu’il ne pourrait pas recevoir d’information, mais se contenterait d’envoyer un signal, neutre.
L’autre, son jumeau, recevrait une onde/photon d’une molécule odorante, l’énergie de cette onde/photon séparerait deux électrons intriqués ; le champ électrique d’un tore protéique serait modifié, le signal électrique envoyé au cerveau serait modifié (modulé).
C’est en comparant les signaux électriques envoyés par les deux récepteurs jumeaux que le cerveau conclurait à la présence de la molécule odorante.
Le récepteur « borgne » pourrait être un récepteur immature.
Le récepteur sensible à l’information, serait mis hors service une fois qu’il aurait reçu l’information. Un autre le remplacerait, ce pourrait être le récepteur « borgne » qui deviendrait mature. Un nouveau « jeune » récepteur remplacerait le « borgne ». etc. "
Après avoir remarqué que les récepteurs au sucré sont jumeaux, ainsi que ceux à l’umami nous laissâmes les étranges Îliens.89 à leurs réflexions et nous abrégeâmes poliment notre visite pour reprendre notre quête de la production des, bonnes, odeurs.