Visualiser les mouvements atomiques dans les énantiomères

Les molécules chirales sont des espèces dont les images-miroir ne peuvent pas se superposer, comme notre main gauche et notre main droite. Connues sous le nom d'"énantiomères", elles se présentent sous forme de mélanges de quantités égales des deux, appelés "mélanges racémiques". La distinction entre les énantiomères est essentielle en biologie et dans le développement de médicaments, car la nature est homochirale et les deux énantiomères peuvent avoir des effets très différents sur les organismes vivants - la thalidomide en est un exemple tragique.

Des chercheurs italiens, français et suisses viennent de faire une percée dans l'étude du mouvement moléculaire, qui peut aider à distinguer les énantiomères. L'équipe a mis au point une nouvelle technique qui permet de visualiser en temps réel les mouvements atomiques spécifiques d'un énantiomère donné dans un mélange racémique.

La recherche a été menée par le groupe du Professeur Majed Chergui à l'EPFL, Riccardo Mincigrucci et Claudio Masciovecchio à ELETTRA (Trieste, Italie), et Jeremy Rouxel à l'Université Jean Monnet (St Etienne, France).

La technique, appelée "pompe par Raman stimulé impulsif et sonde au seuil d’absorption K du Carbone", combine des impulsions laser ultrabrèves avec la spectroscopie d'absorption des rayons X pour détecter le mouvement d’atomes (dans ce cas le carbone) spécifiques dans les molécules. Grâce à cette approche, les chercheurs ont observé les mouvements de basse fréquence des molécules, qui sont importants dans le processus d'arrimage des médicaments aux cellules. Ils ont également réussi à observer ces mouvements sélectivement dans un des deux énantiomères du mélange racémique.

"Ce travail démontre que les mouvements à basse fréquence des molécules peuvent être visualisés en temps réel et avec une sélectivité énantiomérique", explique le professeur Chergui. "C'est crucial pour la biologie et parce que la nature est homochirale et que ce sont les mouvements à basse fréquence qui sont impliqués dans l’amarrage [docking] des médicaments aux parois cellulaires".