PRIX NOBEL DE CHIMIE 2016

Le prix Nobel de chimie 2016 a été attribué au Français Jean-Pierre Sauvage, au Britannique James Fraser Stoddart et au Néerlandais Bernard Lucas Feringa pour leurs travaux sur la conception et la synthèse de machines moléculaires.

Les machines moléculaires répondent à une question fondamentale : l’homme est-il capable de fabriquer des machines qui soient de la taille d’une molécule, c’est-à-dire environ un nanomètre (1 nm = 1 millionième de millimètre) ? Pour relever ce défi, les trois lauréats du prix Nobel de chimie 2016 ont imaginé et préparé, à l’aide des outils de la chimie organique (chimie du carbone et ses composés) et de la chimie de coordination (chimie de la complexation des ions métalliques par les molécules organiques), des molécules dits en « maillons » constituées de deux parties indépendantes qui ne sont pas assemblées par les liens classiques (liaisons covalentes). Ce qui les relie entre elles, c’est l’arrangement (topologie) qu’on les a forcées à adopter durant leur synthèse et qui les unit de façon mécanique, comme deux anneaux d’une chaîne qui sont associés sans être liés. Cette particularité permet à une partie de la molécule de se déplacer facilement par rapport à l’autre (mouvements de rotation ou de translation), à condition qu’on apporte une certaine quantité d’énergie qui peut être thermique, électrique, lumineuse ou chimique. Il s’agit donc bien d’un moteur puisque l’énergie qui y est injectée est transformée en un mouvement contrôlé. C’est sur cette base que les trois chimistes ont réussi à construire des nanomachines (nanoascenseur, nanovoiture, nanomuscle) qui utilisent des mécanismes semblables à leurs homologues macroscopiques en ce sens qu’elles possèdent des roues, des essieux, des cliquets ou des hélices – élaborés ici avec des constituants organiques et que l’on ne peut voir qu’avec des microscopes électroniques sophistiqués. Ces machines étant capables d’adopter deux positions bien déterminées, que l’on pourrait noter « 0 » et « 1 », elles sont également susceptibles d’être utilisées comme des mémoires d’ordinateur extraordinairement petites. Globalement, si les applications à venir pour ces machines nanométriques sont difficiles à prédire, on peut déjà imaginer qu’elles joueront un rôle clé dans les technologies du futur. Un modèle rudimentaire de ribosome artificiel, inspiré des ribosomes d’une cellule (petites « usines » cellulaires qui fabriquent les protéines), a ainsi été décrit en 2013 par l’équipe de David A. Leigh à Manchester (Royaume-Uni). Cette nanomachine, basée sur un rotaxane, est capable de lier entre eux trois acides aminés successivement pour former un embryon de peptide. Des nanorobots, susceptibles de circuler dans le flux sanguin jusqu’à localiser une cellule infectée et y faire, par exemple, pénétrer un médicament, peuvent aussi être imaginés.

Jean-Pierre Sauvage, né le 21 octobre 1944 à Paris, est un chercheur spécialisé en chimie de coordination. Diplômé de l’École nationale supérieure de chimie de Strasbourg en 1967, il soutient en 1971 une thèse rédigée sous la direction de Jean-Marie Lehn, le futur prix Nobel de chimie 1987. Recruté en tant qu’attaché de recherche au CNRS dès 1971, il y poursuit sa carrière jusqu’à sa retraite en 2009, puis devient directeur de recherche émérite, toujours au CNRS, et professeur émérite à l’université de Strasbourg. Il a également été professeur invité de l’université Northwestern (Chicago, États-Unis). On lui doit la description, dès 1983, d’un moyen simple et efficace pour obtenir des molécules en « maillons », les caténanes (du latin catena, chaîne). Il s’est appuyé pour ce faire sur la capacité que possèdent les ions métalliques de cuivre à organiser leur environnement immédiat. En généralisant ce[...]