1) Joël Sternheimer, précurseur d'une théorie

   A-Retour aux sources : biographie de Joël Sternheimer

 

Mettre la musique en équation pour en étudier les effets sur la matière, c’est le travail auquel Joël Sternheimer s’est consacré pendant la majeure partie de sa vie. 

Né en 1943, Joël Sternheimer suit des études scientifiques et après ses études à l’université de Princeton, il obtient son doctorat de physique théorique, en 1966. La même année, son poste à l'université est supprimé à cause des frais de la guerre du Vietnam...

Alias "Evariste", il va alors exercer le métier de chanteur durant les années qui suivirent 1966 pour s'assurer quelques revenus. Il produit entre autre les disques "Connais-tu l'animal qui inventa le calcul intégral ?" ou encore "Reviens Dany, reviens". Sa célèbre discographie comporte une quinzaine de disques.

Les recettes de ses albums de musique vont lui permettre de se lancer dans ses recherches en tant qu'indépendant. De 1967 à 1971, il vit grâce à ses droits d'auteurs et oeuvre dans le domaine de la physique théorique à cette même université de Princetown et obtient son diplôme dans ce domaine. Il a ainsi travaillé au sujet de la régulation de la biosynthèse des protéines par certaines séquences musicales. Ces travaux qui vont le conduire à déposer un brevet en 1992, le fameux « Procédé de régulation épigénétique de le synthèse des protéines par résonnance d'échelles ». Il instaure ici une théorie révolutionnaire qui permettrait d'expliquer, entre autres, l'influence de la musique sur des organismes vivants. Il y exprime que par le biais de mécanismes biologiques complexes,  la musique peut avoir une influence sur un organisme vivant et agir sur son métabolisme. Ce brevet appartient aujourd'hui au domaine public.

Il obtient le prix Philips en 1999, grâce à ses travaux. Il est aujourd'hui professeur à l’Université européenne de la recherche et conseiller scientifique à la Cité des sciences et de l'industrie de la Villette, comme conseiller scientifique. Mais son activité principale est d'être chercheur indépendant dans son domaine de prédilection : la physique théorique.

Sa théorie, parfois considérée comme une pseudo-science par ses détracteurs, a été appuyée par des expériences qu'il réalisa lui-même, comme celle de la TAS14 ou du système anti-pollution. Elle ouvre entre autres des perspectives passionnantes et nouvelles en agriculture, mais aussi en médecine.

 

    B- Sa théorie : au coeur de l'expression du patrimoine génétique

          1-Rappels concernant l'expression du patrimoine génétique

 

Ce chapitre faisant appel à de nombreux termes complexes, les mots soulignés seront définis dans un glossaire en Annexe (cliquez pour l'atteindre).

La théorie de Joel Sternheimer s'appuie sur des postulats que nous avons étudiés cette année en Sciences de la Vie et de la Terre (SVT). Il convient donc de faire quelques rappels concernant l'expression du patrimoine génétique. On sait que notre patrimoine génétique, comme celui de tous les êtres vivants, est contenu dans une structure spécifique du noyau de chacune de nos cellules. Cette structure est l'ADN ou Acide désoxyribonucléique. La plupart du temps, la molécule d'ADN se présente sous la forme d'un amas diffus, la chromatine. Pendant la mitose, et plus précisément à la fin de la phase G2 du cycle cellulaire, l'ADN se condense fortement et apparaît sous la forme de bâtonnets bien discernables : les chromosomes.

Ce patrimoine génétique varie selon les espèces. Il s'exprime selon un certain nombre de gènes. Pour exprimer ce patrimoine génétique, un brin d'ADN appelé "brin transcrit" va servir de modèle pour la synthèse d'un ARN messager, copie du gène, par l'ARN polymérase. Il est constitué d'une sequence de nucléotides : à Uracile, Adénine, Cytosine, Guanine, complémentaire à celle du brin d'ADN transcrit. C'est la transcription.

L'ARNm sort du noyau par les pores nucléaires et se retrouve dans le cytoplasme où il est traduit par un petit organite appelé ribosome. Le ribosome est un lieu stable, une sorte d'établi qui va faire correspondre, en face de chaque triplet de nucléotide appelé codon, un acide aminé. C'est la traduction : l'acide aminé se fixe d'abord sur une troisième variété d'acide nucléique, l'ARN de transfert, qui vient lui aussi se placer sur le ribosome et plus précisément sur le site de l'ARN messager en cours de lecture par le ribosome. L'acide aminé est alors scellé au bout de la chaine protéique. Puis la synthèse de la protéine se poursuit : de nouveaux ARN de transfert apportent de nouveaux acides aminés au ribosome. Lorsque le ribosome reconnaît un codon non-sens (codon stop), il se détache de l'ARNm

Ces mécanismes constituent le la base de la biologie moléculaire.

 

Ce que nous savons déjà...

         

          2-Sa théorie, entre physique quantique et biologie moléculaire

 

La musique peut-elle avoir une action sur des organismes vivants à l'échelle moléculaire ? C'est à cette question que répond Joël Sternheimer. Ses travaux ont débouché sur une formidable découverte : une mélodie spécifique peut stimuler ou inhiber la synthèse d'une protéine au sein d'un organisme ! De fait, son brevet traite d'un procédé de régulation épigénétique de la synthèse des protéines et des applications qu'il pourrait avoir dans les domaines de l'agroalimentaire et de la santé.

Les travaux de Joel Sternheimer font appel aux notions de physique quantique et de biologie moléculaire. Avant tout, notons que pour la physique quantique, la matière est tantôt perçue comme onde (ondulatoire) tantôt perçue comme corpuscule (corpusculaire). De surcroît, nous l'avons vu précédemment, l'élongation de la chaîne peptidique résulte de l'addition successive d'acides aminés apportés sur le ribosome par des ARN de transfert (ARNt).

 

Selon sa théorie, lorsque l'acide aminé porté par son ARN de transfert vient s'accrocher sur le ribosome au cours de la traduction, il doit émettre un signal, une onde. Ce signal est provoqué par l'intercation codon-anticodon lors de la traduction de chaque triplet de nucléotides (voir schéma ci-dessus). En effet, au moment où l'acide aminé vient se fixer sur la chaîne protéique, son comportement n'est plus corpusculaire mais ondulatoire pendant quelques secondes. C'est ce qui donne lieu à une "onde d'échelle". Ces signaux sont appelés "ondes d'échelle" parce qu'elles relient entre elles différentes échelles dans l'organisation de la matière. Ici, c'est l'échelle de chaque acide aminé (moléculaire) qui est reliée à l'échelle de la protéine en formation (biochimique). Par le calcul, Sternheimer a réussi à transposer la fréquence de ces ondes inaudibles en fréquences audibles par l'homme : il en résulte alors une note de musique, un son pur pour un acide aminé. La conséquence est que pour une succession d'acides aminés (une chaîne protéique, soit une protéine), on obtient une succession d'ondes d'échelles, soit une succession de notes. En fonction de la composition de la protéine, qui peut aller d'une dizaine à plusieurs centaines d'acides aminés, on obtiendrait alors une véritable mélodie, une partition de musique composée d'une multitude de notes. Chacune de ces notes étant associée à un acide aminé. Cette séquence de sons est appelée protéodie : association entre protéine et mélodie. De plus, à partir de la succession de notes "correspondant à une protéine", on a la protéodie stimulante. Mais à partir de celle-ci, mais on peut aussi dresser la protéodie inhibante de cette même protéine. Ainsi, l'échelle stimulante provoquera une augmentation du taux de synthèse de la protéine concernée tandis que l'échelle inhibante donnera une diminution de ce taux. Il démontra aussi que pour établir l'échelle d'inhibition, il faut calculer la note "symétriquement opposée" à chaque note de la protéodie stimulante. Par exemple, la note symétrique du la 2 : 220 Hz est le fa 3 : 698.5 Hz etc. Chaque acide aminé possède donc son équivalent en note stimulante et en note inhibante (voir le tableau ci-après). La génodique est le nom de la science développée par Joël Sternheimer à partir de l'étude de ces protéodies.

 

Sternheimer a ainsi montré qu'entre les protéines et la musique, l'éloignement n'est pas si grand. Et inversement, que des musiques appropriées peuvent permettre de favoriser la synthèse des protéines utiles à l'organisme. Ce procédé s'applique à toute protéine dont on connaît la structure (la succession d'aides aminés qui la composent).

" Chaque protéine peut être caractérisée par sa musique, qui est une vision de la protéine à une autre échelle " Joel Sternheimer

La validité de son travail dans ce domaine a été reconnue par un jugement de la chambre de recours de l'Office européen des brevets la 8 mars 2004.

 

Par la calcul, Sternheimer a donc traduit la fréquence des ondes d'échelle correspondant aux 20 acides aminés utilisés par le corps humain. En voici le tableau récapitulatif :

 

Par ses multiples démarches, Sternheimer a donc proposé une explication satisfaisante de la relation entre êtres vivants et musique. Notons que ses travaux ont été menées en compagnie de Pedro Ferrandiz, biologiste et ingénieur agro-alimentaire. C'est pourquoi Sternheimer se livre maintenant au décodage du génome humain ce qui nécessite un travail très long : 

" Jusqu'ici, j'ai décodé peut-être six cent gènes... C'est beaucoup, dix ans de travail, mais ce n'est que 0,6% du génome humain ! " (2005)

Le travail se poursuit donc vers la découverte de nouveaux décodages comme, par exemple, celui des virus et bactéries. Il ouvre de nombreuses perspectives attrayantes pour la médecine de demain puisque l'on pourrait ainsi éradiquer ces micro-organismes, donc guérir des maladies...

 

Nous avons réussi à nous procurer le Brevet déposé par Joël Sternheimer (cliquez pour y accéder) à l'Office européen des brevets.

 

    C-Ses expériences : les débuts prometteurs de la génodique

 

Au cours de ses travaux, Joël Sternheimer à réalisé des expériences afin d'illustrer ses recherches théoriques. Parmi celles-ci, on note la TAS14 ou encore une expérience d'un "système anti-pollution", que nous allons maintenant aborder.

• La TAS14

En juillet 1994, Sternheimer effectue une expérience en Suisse où l'été de cette année a été particulièrement chaud. Le travail de Sternheimer consiste à faire grandir de la meilleure manière possible des plants de tomates, c'est-à-dire de les faire résister aux dures conditions climatiques, à savoir le manque d'eau et la chaleur (avec des températures oscillant entre 36°C et 39°C). De fait, il a conçu la protéodie stimulante correspondant à la séquence d’acide aminés de la protéine TAS 14 (Tomato Anti-Sécheresse). Cette dernière aide les plants à lutter contre la sécheresse. Le déroulement de l'expérience est simple : à l'aide d'une radiocassette, Sternheimer passait trois minutes par jours la protéodie à une partie des plants, afin de stimuler la TAS 14, et ce pendant 2 semaines. L'autre partie des plantes n'"écoutant" pas la protéodie, elle recevait uniquement de l'eau. Le résultat fut concluant : les plants exposés à la protéodie avaient leurs feuilles vertes contrairement aux autres plants, bien qu'ils eussent été arrosés convenablement.

Intrigués par ces manipulations novatrices, Mansour et Ousmane Gueye, des industriel sénégalais ont alors repris l'expérimentation de Sternheimer pendant la saison sèche au Sénégal. Ce pays est situé dans la zone intertropicale ; il y fait toujours chaud, avec un ensoleillement exceptionnel. Le 18 juillet 1996, des plants de tomates sont introduits dans un jardin séparé en deux. Une partie du jardin était arrosée deux fois par jour, tandis que l'autre ne l'était qu'une fois par jour, mais recevait la protéodie stimulante de la TAS 14 pendant trois minutes quotidiennement. Les résultats sont les suivant : pour le jardin témoin (sans protéodies), les plants atteignaient une hauteur moyenne d'un mètre. Les tomates, petites et peu nombreuses, ont été attaquées par des insectes. Sur le jardin "musical", les plants faisaient en moyenne un mètre soixante-dix, les tomates étaient beaucoup plus grosses et parfois éclatées car gorgées d'eau. Quant au rendement d'un pied, il était environ multiplié par vingt ! De plus, la chair des tomates était ferme et elles n'ont pas subi l'agression d'insectes. Les plants, paraissant mieux retenir l'eau, étaient donc plus vigoureux. Une nouvelle fois, les résultats furent concluant !

 

Plants de tomates non musicaux mais arrosés	Plants de tomates musicaux et non arrosés

 

 

 

• Système anti-pollution

Cette expérience a été réalisée par Joël Sterheimer et Pedro Ferrandiz. Dans la métropole parisienne, l'air est très pollué et la grande problématique est de chercher à diminuer la quantité de CO2 présente dans l'air. Avec son associé, il réalise donc ce test, qui consiste à augmenter d'une manière significative la photosynthèse d'algues microscopiques placée dans un bac avec de l'eau. Si l'objectif est atteint, la quantité de dioxygène (O₂) rejetée par la plante devrait augmenter. De même que pour son expérience TAS14, il constitue la protéodie qui stimule plusieurs protéines intervenant dans le processus de photosynthèse. 10 minutes par jours et pendant une période de 10 jours, il fait "écouter" à ces algues la protéodie stimulante. En outre, il laisse grandir en parallèle et dans des conditions identiques des algues témoins (excepté l'exposition à la protéodie).

Encore une fois, les résultats sont remarquables : les algues musicales dégagent des bulles de dioxygène visibles à l'œil nu. Le dégazement d'oxygène lors de la photosynthèse était 16 fois supérieur pour les algues stimulées par la protéodie que pour les algues témoins.

Cette expérience ouvre des perspectives pour purifier l'air des villes en stimulant la photosynthèse des végétaux : cela augmenterait le pourcentage d'oxygène de l'air. Mais évidement il faut envisager des mesures à grande échelle pour que l'homme puisse en sentir les effets bénéfiques.

 

Joël Sternheimer nous explique sa théorie et ses démarches...