Sciences

Un moyen d’assembler des molécules comme Legos remporte le prix Nobel de chimie 2022

Une boîte à outils pour assembler des molécules comme des blocs de construction Lego a remporté le prix Nobel de chimie 2022.

Les chimistes Carolyn Bertozzi de l’Université de Stanford, Morten Meldal de l’Université de Copenhague et Barry Sharpless du Scripps Research Institute de La Jolla, en Californie, se partageront à parts égales le prix pour le développement de la chimie du clic et de la chimie bioorthogonale, a annoncé l’Académie royale des sciences de Suède en octobre 5 lors d’une conférence de presse à Stockholm. Ces outils permettent aux scientifiques de construire facilement des molécules complexes en laboratoire et à l’intérieur d’organismes vivants.

« La bonne chose avec cette découverte est qu’elle peut être utilisée pour presque tout », a déclaré Olof Ramström, chimiste à l’Université du Massachusetts Lowell et membre du comité Nobel de chimie. Les applications comprennent la construction de molécules de médicaments, de polymères, de nouveaux matériaux et le suivi de biomolécules parmi les cellules.

« Nous sommes déjà en quelque sorte à la pointe de l’iceberg en termes d’applications », déclare Angela Wilson, présidente de l’American Chemical Society. « Je pense que cette chimie va révolutionner la médecine dans de nombreux domaines. »

Il y a environ 20 ans, Sharpless a introduit la « chimie du clic » – un moyen de fixer simplement et rapidement deux composés à l’aide de certaines molécules de connexion. Mais trouver ces molécules de connexion de type Lego qui peuvent se lier ensemble dans une réaction chimique n’a pas été facile. Travaillant indépendamment, Sharpless et Meldal ont découvert une solution.

En ajoutant un peu de cuivre à un mélange contenant deux autres petites molécules – appelées azoture et alcyne – les scientifiques ont pu rapidement assembler les deux molécules en un produit chimique en forme d’anneau. Sans le cuivre, les molécules finiraient par se combiner, mais lentement, a déclaré Ramström.

La réaction « a rapidement suscité un énorme intérêt dans la chimie et les domaines connexes », a-t-il ajouté. Même si les scientifiques découvriront plus tard une poignée d’autres molécules qui pourraient s’assembler de la même manière, cette première réaction est considérée comme le « joyau de la couronne des réactions de clic ».

Mais si la catalyse des réactions avec le cuivre peut bien fonctionner dans un bécher en verre, le métal peut endommager les cellules vivantes. Bertozzi a découvert un moyen de faire de la chimie du clic sans cuivre, afin que les scientifiques puissent désormais concevoir des réactions chimiques à l’intérieur des organismes sans perturber leurs fonctions cellulaires normales.

Bertozzi a trompé les cellules en incorporant un clic chimique dans les sucres décorant la surface de la cellule. Lorsque les scientifiques exposent ces cellules à un clic chimique différent, un type d’alcyne, les deux peuvent s’assembler, tout comme les molécules des réactions de Sharpless et de Meldal. En liant l’alcyne à des molécules vertes, les scientifiques peuvent illuminer la surface des cellules.

« Imaginez que vous puissiez attacher des molécules brillantes à des biomolécules dans une cellule vivante. Ensuite, vous pourriez les suivre au microscope et voir où ils se trouvent et comment ils se déplacent. C’est ce qu’a fait Carolyn Bertozzi », a déclaré Johan Åqvist, chimiste théoricien à l’Université d’Uppsala en Suède et président du comité Nobel de chimie.

La spécialité de Bertozzi a été d’étudier les molécules de sucre, qui « sont incroyablement difficiles à travailler », explique Leslie Vosshall, neuroscientifique à l’Université Rockefeller de New York, qui est vice-président et directeur scientifique du Howard Hughes Medical Institute. Des méthodes simples existent pour examiner l’ADN, l’ARN et les protéines, mais pas tellement pour les sucres, dit-elle. « Les sucres sont la matière noire de la cellule. »

En ciblant des sucres spécifiques sur les surfaces cellulaires, les scientifiques peuvent développer de nouveaux traitements. Par exemple, Bertozzi et ses collègues ont pu cibler et désactiver les sucres qui aidaient les cellules tumorales à se cacher des cellules T dans le corps (SN : 21/03/17).

Bertozzi, chercheuse au HHMI, est la 59e femme à remporter un prix Nobel depuis 1901, et seulement la huitième à recevoir un prix de chimie. En 2021, Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna ont été les dernières femmes à remporter des prix Nobel de chimie, pour leurs travaux sur l’outil d’édition de gènes connu sous le nom de CRISPR (10/07/21).

« Carolyn est… l’une des rares femmes étonnamment en biologie chimique », déclare Vosshall. « Son laboratoire a été un lieu générateur qui a inspiré les femmes chimistes et les a mises au monde. »

Lorsqu’il a été réveillé par la nouvelle vers 3 heures du matin, heure du Pacifique, Bertozzi a déclaré: «Je suis absolument abasourdi. Je suis assis ici et je peux à peine respirer. Appeler l’appel téléphonique du milieu de la nuit un choc est un euphémisme, a-t-elle ajouté. « Je ne suis toujours pas tout à fait sûr que c’est réel, mais ça devient plus réel de minute en minute. »

Bertozzi, Meldal et Sharpless se partageront le prix – 10 millions de couronnes suédoises, soit environ 917 000 dollars. Le prix est le deuxième prix Nobel pour Sharpless, qui a partagé le prix en 2001 pour son travail sur le développement de catalyseurs pour les réactions d’oxydation.

Oliver Barker

Il est né à Bristol et a grandi à Southampton. Il est titulaire d'une licence en comptabilité et économie et d'une maîtrise en finance et économie de l'Université de Southampton. Il a 34 ans et vit à Midanbury, Southampton.

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