Le prix Nobel de chimie 2021 récompense un outil de fabrication de molécules révolutionnaire

SCIENCE - Le prix Nobel de chimie 2021 a été décerné à l’Allemand Benjamin List et l’Américain David MacMillan pour “le développement de l’organocatalyse asymétrique”, a annoncé le comité Nobel ce mercredi 6 octobre. Les lauréats succèdent à la Française Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna, prix Nobel de chimie 2020 pour leur découverte des révolutionnaires ciseaux à ADN Crispr-Cas9.

L’organocatalyse est “un outil ingénieux pour fabriquer des molécules”. Car les molécules synthétiques ne sont pas simples à produire. La nature, via des milliards d’années d’évolution, a toute sortes d’outils qui nous semblent très sophistiqués. Nous avons copié et inventé des méthodes à nous, petit à petit. Ce que ce prix Nobel de chimie 2021 récompense, c’est une nouvelle méthode plus écologique pour créer des molécules, notamment des “molécules asymétriques”.

Le prix Nobel de physique 2021 a récompensé mardi 5 octobre la prédiction du réchauffement climatique et des travaux sur les systèmes complexes. La veille, le prix Nobel de médecine 2021 a récompensé des découvertes sur les récepteurs de la température et du toucher. Jeudi, le prix Nobel de littérature sera attribué, suivi par le prix Nobel de la paix vendredi. Le prix de la Banque de Suède en sciences économiques en mémoire d’Alfred Nobel, clora la saison lundi 11 octobre.

Orange ou citron

Pour mieux comprendre, il faut expliquer que certaines molécules sont symétriques, les atomes y sont liés de la même manière, mais inversées, comme si la molécule se regardait dans un miroir. Comme vos deux mains en quelque sortes. Et la version gauchère est différente de la droitière. Ainsi, la limonene peut soit sentir l’orange... soit le citron.

Logiquement, si on veut fabriquer quelque chose qui sent l’orange, il nous faut uniquement la version “gauche” de la limonene. Or, il était difficile de faire la distinction entre ces molécules symétriques. Jusqu’à l’invention de l’organocatalyse asymétrique.

La catalyse, on l’utilise depuis le XIXe siècle pour casser ou reformer des molécules. Un catalyseur, c’est une substance qui accélère les réactions chimiques, sans pour autant faire partie du produit final. Cela fonctionne souvent avec un métal, qui va jouer le rôle de catalyseur. Parfois, on utilise aussi des enzymes, qui sont à l’origine de toutes les réactions chimiques nécessaires à la vie, rappelle le comité Nobel.

Certaines de ces enzymes sont spécialisées dans une catalyse asymétrique, c’est à dire qu’elles ne peuvent fabriquer que l’une des deux formes d’une molécule, par exemple uniquement la version “gauche”.

Catalyseur de la chimie

Ce que Benjamin List a découvert, dans un article publié en 2000, c’est qu’il n’y a pas besoin d’avoir quelque chose d’aussi “gros” qu’une enzyme, composée de centaines d’acides aminés. Il suffit d’utiliser les quelques-uns à l’origine de la catalyse.

En parallèle, David MacMillan cherchait de son côté à réaliser une catalyse à partir de molécules organiques simples et courantes. Il réussit au même moment que Benjamin List et invente le terme d’organocatalyse.

La découverte commune des deux chercheurs a permis en 20 ans de révolutionner le monde de la chimie en facilitant grandement la fabrication de certaines molécules. Surtout, l’organocatalyse peut se faire ”à la chaîne”, afin de transformer une molécule qui vient juste d’être modifiée.

De quoi grandement simplifier la production industrielle de certains composés. Le comité Nobel cite la strychnine, un poison et produit dopant bien connu, en exemple. Lorsque les scientifiques réussirent pour la première fois à fabriquer de la strychnine, il fallait 29 étapes. De plus, 99,999% de la matière était perdue dans le processus. Grâce à l’organocatalyse en chaîne, il ne faut plus que 12 étapes depuis 2011. La production de strychnine est aujourd’hui 7000 fois plus efficace.

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Cet article a été initialement publié sur Le HuffPost et a été actualisé.