De nombreuses histoires de science-fiction et de fantasy sont enveloppées d’une lueur chaleureuse, et ce n’est pas seulement à cause de la nostalgie. Certains personnages brillent littéralement – du bout du doigt d'ET aux marques démoniaques du film à succès de cette année Chasseurs de démons K-Pop.
Cette lueur est facile à dessiner ou à ajouter en post-production pour la magie du film. Mais même si nous ne pouvons pas le voir sans aide, nous – et tous les organismes qui nous entourent – produisons en réalité de minuscules quantités de lumière. Les scientifiques ne savent toujours pas si ces biophotons servent à quelque chose ou s’ils ne sont que des particules lumineuses de déchets cellulaires.
Il ne s'agit pas de bioluminescence, un ensemble bien connu de réactions chimiques, explique Catalina Curceanu, physicienne nucléaire et quantique à l'Institut national italien de physique nucléaire – Laboratoires nationaux de Frascati. Il ne s’agit pas non plus d’un rayonnement thermique – le résultat de notre production de chaleur.
Au lieu de cela, les biophotons sont des photons individuels qui semblent être un sous-produit de processus cellulaires normaux, même si la manière dont ils se forment n'est pas claire, explique le physicien quantique Christoph Simon, de l'Université de Calgary au Canada. Par exemple, les cellules produisent souvent des espèces réactives de l’oxygène, de petites molécules contenant des atomes d’oxygène très instables qui peuvent servir de signaux dans la cellule ou endommager d’autres molécules.
Lorsque ces molécules réactives attaquent les lipides – de longs liens d’acides gras qui forment des éléments comme les membranes cellulaires – elles produisent « une sorte de réaction en chaîne », explique Simon. « Lorsque deux de ces radicaux se rencontrent et forment un autre radical », de l’énergie est libérée. Cette énergie pourrait être un photon d’une longueur d’onde comprise entre 200 et 1 000 nanomètres – de l’ultraviolet au spectre visible jusqu’au proche infrarouge.
De nombreux biophotons ne verront jamais la surface de la cellule, encore moins notre peau. Au lieu de cela, ils sont absorbés par la vaste forêt de protéines, de lipides et d’autres structures cellulaires. Mais certains s’échappent de notre peau, « environ 1 000 photons par centimètre carré par seconde », explique Simon. C'est environ un millionième de l'intensité d'une luciole et cela ne peut pas être vu à l'œil nu, ajoute Simon, qui, avec ses collègues, a détecté ces photons sur la peau de souris vivantes.
Les lentilles et les haricots en germination dégagent également des biophotons, ont découvert Curceanu et ses collègues. « Cela montre une certaine tendance, une certaine complexité… comme si ce signal pouvait être utilisé pour quelque chose », dit-elle.
Ce qu’est ce quelque chose, cependant, est un mystère. De nombreux organismes possèdent des molécules appelées rhodopsines qui détectent la lumière. Nous les avons dans les yeux. Mais le véritable travail de cette lumière pourrait se dérouler dans l’ombre.
Certaines molécules plus petites du corps peuvent absorber et réémettre de la lumière, explique Philip Kurian, physicien théoricien à l'Université Howard de Washington, DC. L'acide aminé tryptophane, un élément constitutif des protéines, est particulièrement fluorescent.
Kurian et ses collègues ont montré que certaines structures cellulaires telles que les microtubules – qui forment le squelette structurel des cellules – possèdent des arrangements protéiques qui pourraient permettre au tryptophane d'agir comme un réseau d'informations quantiques. Les acides aminés pourraient partager un photon, lui donnant une chance de se trouver simultanément à deux endroits différents du réseau, une superposition quantique.
L’effet augmente la fluorescence des tryptophanes « et cela permet un meilleur traitement de l’information », dit-il. Ces biophotons pourraient donc être utilisés pour accélérer le traitement de l’information dans les cellules – ou au-delà. Cela pourrait expliquer pourquoi notre cerveau est capable d’effectuer autant de traitements avec si peu d’énergie, explique Kurian.
La lueur de la science-fiction n’est pas la lumière des biophotons, note Curceanu. « Il est facile de se tromper sur les biophotons et d'imaginer que nous brillons tous d'une manière totalement irréaliste. » Mais la vie émet un tout petit peu de lumière, et les scientifiques s’efforcent de découvrir pourquoi elle brille.
