Main gauche, main droite : comment un Nobel a enfin résolu le problème du miroir moléculaire

Certaines molécules se présentent par paires qui sont des images miroir l’une de l’autre, comme une main gauche et une main droite. Elles semblent presque identiques, mais la biologie les traite très différemment. Une version d’un médicament peut guérir ; son jumeau miroir peut être inutile, voire dangereux.

C’est le problème que le prix Nobel de chimie de cette année visait à résoudre. Le prix a été décerné à Henri B. Kagan et Kenso Soai pour la découverte des effets non linéaires et de l’autocatalyse dans la synthèse organique asymétrique. En termes simples, ils ont trouvé des moyens de pousser une réaction chimique à favoriser une forme miroir plutôt que l’autre, et de laisser cette préférence s’amplifier d’elle-même.

Les enjeux ne sont pas abstraits. À la fin des années 1950 et au début des années 1960, un sédatif appelé thalidomide a été administré à des femmes enceintes pour soulager les nausées matinales. Une forme miroir de la molécule aidait contre les nausées ; l’autre pouvait interférer avec le développement fœtal. Des milliers de bébés dans des dizaines de pays sont nés avec de graves malformations des membres. La catastrophe a remodelé la réglementation des médicaments dans le monde entier et a rendu impossible d’ignorer la question de la chiralité moléculaire.

Les chimistes savaient depuis longtemps qu’en théorie, on pouvait concevoir des réactions ne produisant qu’une seule forme miroir. Le mystère était de savoir comment y parvenir de manière fiable. Une réaction qui commence avec un petit déséquilibre entre les deux formes reste souvent faible. Les travaux de Kagan ont montré que dans certaines réactions, le déséquilibre peut croître de manière disproportionnée, un effet non linéaire. Soai a ensuite démontré l’autocatalyse, où le produit d’une réaction accélère sa propre formation et verrouille une chiralité, une sorte de mémoire chimique.

Ensemble, ces idées ont donné aux chimistes des outils pour orienter les réactions avec un contrôle bien plus grand. Cela compte pour les produits pharmaceutiques, où les autorités exigent désormais des données détaillées sur la forme miroir que contient un médicament. Cela compte aussi pour l’agriculture et les matériaux, partout où la forme d’une molécule détermine son efficacité.

Cette reconnaissance suit un schéma dans la saison des Nobel de cette année. Le prix de médecine a honoré l’optogénétique, une technique qui utilise la lumière pour activer et désactiver les cellules cérébrales. Le prix de physique est allé aux constructeurs d’IceCube, un détecteur de neutrinos d’un kilomètre cube enfoui dans la glace antarctique. Comme l’a formulé un éditorial scientifique chinois, les prix continuent de rendre visible l’invisible et possible l’impossible.

Les chercheurs chinois sont également actifs dans ce domaine. Des institutions à travers le pays étudient la chimie chirale et la catalyse asymétrique, et le sujet est un pilier des programmes de troisième cycle en synthèse organique. La citation du Nobel devrait pousser davantage d’étudiants vers ce domaine.

Pour le reste d’entre nous, la leçon est plus simple. La forme d’une molécule n’est pas un détail. Elle peut décider si un médicament aide une mère ou nuit à son enfant. Deux chimistes ont consacré leur carrière à apprendre à contrôler cette forme, et le prix rappelle pourquoi le lent travail de compréhension de la matière compte encore.