L’hypothèse dite de la conscience quantique selon laquelle la conscience résulte d’effets quantiques se produisant dans le cerveau est de plus en plus répandue. Il serait trop facile de dire qu’elle fait appel à du peu connu, la physique quantique, pour expliquer l’inconnaissable, la conscience humaine. En fait, l’hypothèse a été formulée dès la fin des années 1980 par Roger Penrose mathématicien et philosophe des science bien connu et Stuart Ameroff généticien et co-inventeur avec Penrose en 1996 du concept de Orchestrated Objective Reduction, OrcOR (voir https://en.wikipedia.org/wiki/Orchestrated_objective_reduction ). Mais elle n’avait pas été développée faute de moyens pour la tester à l’époque.
Selon cette hypothèse la conscience apparaît quand des instabilités gravitationnelles dans la structure fondamentale de l’espace-temps font s’effondrer de petites structures dites microtubules qui se trouvent dans les neurones de toutes les espèces vivantes et plus généralement dans toutes leurs cellules. Sur les microtubules, voir in fine Note 1
Or aujourd’hui des expérimentations permettant de mettre à l’épreuve l’hypothèse de la conscience quantique sont devenues réalisables. Des chercheurs ont désormais proposé des expériences relevant de l’hypothèse selon laquelle de fragiles états quantiques peuvent persister dans le cerveau et aussi celle selon laquelle certains anesthésiants peuvent avoir des effets sur eux.
Désormais, comme le pense George Musser, auteur d’un article intitulé The Quantum mind que vient de publier la revue Newscientist (Newscientist 20 january 2024 p 33), l’hypothèse peut être mise à l’épreuve. Il faut pour cela utiliser des produits anesthésiants bien définis et des modèles réduits du cerveau vivant dit Brain Organoids. Il s’agit d’ensembles de neurones soigneusement prélevés et cultivés dans un plat, ayant généralement la taille d’une framboise. Mieux que les cultures conventionnelles de cellules, ils montrent comment les organes se développent et fonctionnent.
Note 1 Les microtubules
(Wikipedia )Les microtubules (MT) sont des fibres constitutives du cytosquelette des cellules eucaryotes, au même titre que les microfilaments d’actine et les filaments intermédiaires. Ils sont moins importants, pondéralement, chez les métaphytes (plantes) que chez les métazoaire (animaux). Les microtubules ont un diamètre d’environ 25 nm et une longueur variable du fait d’un déséquilibre récurrent entre la polymérisation lente côté + et la dépolymérisation brutale se faisant du même côté. Les microtubules sont ancrés sur le centrosome et le matériel péricentriolaire, et irradient dans tout le cytoplasme.
Les microtubules sont impliqués dans la mitose, processus dans lequel leurs variations de longueur permanentes jouent un rôle essentiel (formation de la plaque équatoriale des chromosomes). Le temps de demi-vie des microtubules non stabilisés est d’environ 15 s durant la métaphase et de 5 min durant l’interphase.
Les microtubules sont formés de dimères de tubulines constitués chacun de deux sous-unités, la tubuline α et la tubuline β, liées par des liaisons non covalentes. Les dimères sont assemblés en protofilaments qui constituent la paroi des microtubules dont l’intérieur semble « vide » sur les clichés de microscopie électronique.
Comme les dimères de tubuline sont polarisés et qu’ils sont orientés de façon également polarisée le long de chaque protofilament, une extrémité des microtubules ne présente que des tubulines β, tandis que l’autre ne présente que des tubulines α. Ces deux ext extrêmement dynamique. Les deux extrémités des microtubules polymérisent et dépolymérisent en permanence. L’état des extrémités varie selon la concentration locale de dimères de tubuline et des propriétés cinétiques dynamiques des deux extrémités des microtubules. In vitro, l’extrémité (+), constituée de tubulines β exposées au solvant, est celle qui polymérise le plus vite. L’élongation d’un microtubule est liée à l’hydrolyse du GTP (guanosine triphosphate) qui libère de l’énergie. La molécule de GTP est scindée en deux entités: GDP+Pi, le Pi étant la molécule de phosphate inorganique. Ce tandem reste associée au dimère de tubuline avant que le Pi puis le GDP ne soient libérés en solution. Ce mécanisme génère un court segment le long du microtubule en cours d’élongation que l’on appelle: cap GDP-Pi. L’extrémité (−), constituée de tubulines α exposées au solvant, est celle qui dépolymérise le plus vite. Ainsi, à l’état d’équilibre (in vitro), un microtubule est soumis à un processus dit de treadmilling ou « tapis roulant » pendant lequel sa longueur reste constante alors que le nombre de dimères de tubulines gagnés à une extrémité égale celui de dimères perdus à l’autre. Si l’une des extrémités est « capée » (ou biochimiquement modifiée), ce processus est altéré, tout comme la dynamique du microtubule. In vivo comme in vitro, on peut observer des effondrements rapides ou, au contraire, la stabilisation des microtubules. Ces deux mécanismes sont mis à profit lors des chimiothérapies dans lesquelles on utilise de molécules qui modifient les propriétés dynamiques des deux extrémités des microtubules, par exemple, le taxol stabilise les microtubules, la colchicine, les vinblastines et autres vincristines, les déstabilisent.
( à suivre )
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