Utilisation des rayons X pour identifier les molécules chirales liquides
Une nouvelle méthode permet pour la première fois de distinguer leurs composants sous forme liquide - et de manière plus efficace que jamais auparavant.
Sucres, acides aminés, médicaments - les molécules chirales sont partout. Les chercheurs du projet AQUACHIRAL de l'Institut Fritz-Haber ont utilisé des rayons X pour étudier des jets liquides très fins de ces molécules. Grâce à une nouvelle méthode, ils peuvent maintenant, pour la première fois, distinguer leurs composants sous forme liquide - et de manière plus efficace que jamais.
La prochaine étape du projet AQUACHIRAL consiste à étudier les molécules dans l'environnement dans lequel elles se trouvent dans les organismes vivants, c'est-à-dire dans l'eau.
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Les molécules chirales sont très fréquentes dans la nature. Le sucre, par exemple, est composé de molécules chirales, tout comme de nombreux acides aminés ; notre corps est également constitué de ces éléments constitutifs. La chiralité signifie que ces molécules se présentent chimiquement sous deux formes dont les structures géométriques se comportent comme une image et une image miroir. Elles ont la même masse et les mêmes composants, mais elles ne sont pas identiques. Si l'une des formes est reflétée, elle s'adapte exactement à l'autre, mais simplement placées l'une sur l'autre, les deux formes ne s'adaptent pas.
Malgré cette symétrie, elles ont des propriétés très différentes. Prenez, par exemple, la molécule chirale carvone : une forme sent la menthe, l'autre le carvi. Cet aspect est particulièrement important dans la fabrication de produits pharmaceutiques, car sept des dix médicaments les plus courants contiennent des molécules chirales. Cependant, en général, seule l'une des deux formes produit l'effet désiré, tandis que l'autre n'est qu'un poids mort et compromet potentiellement l'efficacité du médicament. Ainsi, pour produire des médicaments efficaces et sûrs, il est important d'identifier et d'utiliser la forme correcte.
Cependant, en raison de leur similitude, il n'est pas toujours facile de faire la distinction entre les deux. En ce qui concerne les processus biologiques, il est particulièrement important de pouvoir faire ces distinctions dans les environnements aqueux, car ces derniers peuvent affecter la réactivité chimique. Les chercheurs du projet AQUACHIRAL du Fritz-Haber-Institut (FHI) ont trouvé un moyen d'y parvenir en exploitant les rayons X fournis par un accélérateur de particules synchrotron. L'expérience a porté sur la fenchone liquide, présente dans les huiles de fenouil et autres huiles essentielles. Les chercheurs ont généré un jet de fenchone liquide très fin - du diamètre d'un cheveu - et l'ont irradié avec des rayons X doux au Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) à Hambourg. "Les rayons X sont des photons de haute énergie", explique Bernd Winter, qui dirige le projet AQUACHIRAL financé par le Conseil européen de la recherche. "Lorsque ces photons frappent le jet de liquide, des électrons sont émis et transportent des informations sur la forme moléculaire qui existe dans le liquide."
Ce qui est nouveau dans cette méthode, c'est le type de rayonnement utilisé. Il s'adapte à la "main" des molécules chirales, c'est-à-dire aux différentes formes (on parle de "main" car la main humaine est le prototype de cette symétrie). Les deux formes "manuelles" peuvent être identifiées au mieux en utilisant des rayons X circulaires, qui sont également "manuelles". "Dans un sens, il existe des molécules gauchères et des molécules droitières", explique Uwe Hergenhahn, chercheur associé au département de physique moléculaire du Fritz-Haber-Institut, "et nous les irradions ensuite avec des rayons X qui tournent également à droite ou à gauche, comme une vis." À partir des angles de vol des électrons ainsi créés, on peut déduire la main de la molécule. "Ce type de rayons X circulaires, qui remonte à Louis Pasteur et à d'autres, était connu depuis un certain temps. Mais le synchrotron PETRA III produit un rayonnement encore plus puissant, avec des résultats beaucoup plus précis qu'auparavant", explique Florian Trinter, post-doctorant à l'ICF et scientifique associé à la ligne de faisceaux P04 de DESY à Hambourg.
Cette méthode est une étape importante pour une meilleure analyse des molécules chirales biologiques et organiques, ce qui, à l'avenir, pourrait également fournir des résultats plus fiables en biochimie et en pharmacie. Maintenant qu'il est devenu possible de réaliser ces expériences sur des liquides, l'équipe du projet AQUACHIRAL aimerait ensuite étudier les molécules dans l'environnement dans lequel elles se trouvent dans les organismes vivants, par exemple dans l'eau.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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