Des chercheurs sud-coréens ont mis au point une technique qui permet de remplacer un atome dans une molécule par un autre grâce à l’utilisation de la lumière. Cette avancée scientifique prometteuse pourrait bien transformer la façon dont les médicaments sont fabriqués en rendant ces processus plus simples et plus efficaces.
Remplacer un atome : pourquoi est-ce si important ?
Lorsqu’on parle de chimie et de fabrication de médicaments, les détails comptent. Les molécules, ces ensembles d’atomes qui composent tout ce qui nous entoure, sont comme des puzzles complexes. Si vous changez un seul atome dans une molécule, cela peut complètement modifier ses propriétés. Par exemple, un médicament pourrait devenir plus efficace ou au contraire perdre ses capacités.
Cependant, jusqu’à présent, remplacer un atome précis dans une molécule sans toucher au reste était un processus extrêmement compliqué. Les chimistes devaient en effet souvent reconstruire toute la molécule à partir de zéro, un peu comme s’il fallait refaire un puzzle entier juste pour changer une seule pièce. Cela rendait la modification de molécules, en particulier pour les médicaments, très coûteuse et longue.
Une technique innovante
C’est là que cette découverte entre en jeu. L’équipe de chimistes de l’Institut coréen des sciences et technologies avancées a en effet réussi à mettre au point une méthode qui leur permet de retirer un atome d’oxygène d’une molécule et de le remplacer par un atome d’azote. Ils ont réalisé cet exploit avec une molécule appelée furane, une structure circulaire formée de plusieurs atomes, y compris l’oxygène.
Même si cela semble simple à première vue, modifier une seule partie d’une molécule stable, comme le furane, est extrêmement difficile, car elle ne change pas facilement de forme ou de composition. Pour réussir ce remplacement d’atomes, les chercheurs ont utilisé un processus appelé photocatalyse. En termes simples, la photocatalyse utilise la lumière pour déclencher une réaction chimique. Imaginez la lumière comme une sorte d’interrupteur qui active certaines parties de la molécule, rendant possibles des transformations qui seraient autrement impossibles. Ce coup de pouce énergétique permet de casser certains liens entre les atomes et d’en créer de nouveaux.
Dans ce cas précis, la lumière a été utilisée pour modifier la molécule de furane en perturbant les liaisons qui maintenaient l’atome d’oxygène en place. Une fois que cet atome a été retiré grâce à cette activation lumineuse, un atome d’azote a pu être inséré à sa place. Ce processus est particulièrement intéressant, car il évite des méthodes plus difficiles, comme chauffer la molécule à des températures extrêmement élevées ou utiliser des rayonnements forts qui peuvent endommager la molécule ou la rendre instable.
Grâce à cette technique, les chercheurs ont donc réussi à réaliser un remplacement d’atome de manière propre et contrôlée, en utilisant simplement la lumière comme outil de déclenchement de la réaction.
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Crédits :Artem_Egorov/iStockUne approche inspirée du passé
L’idée derrière cette technique n’est pas tout à fait nouvelle. Les chercheurs se sont en effet inspirés de travaux réalisés en 1971 par deux autres chimistes, Axel Couture et Alain Lablache-Combier. À l’époque, ces derniers avaient utilisé la lumière ultraviolette pour transformer une molécule de furane, mais leur méthode n’était pas encore suffisamment avancée pour permettre des applications aussi précises que celles obtenues aujourd’hui.
Les chimistes coréens ont pris cette idée et l’ont adaptée aux technologies modernes en utilisant des photocatalyseurs plus sophistiqués pour activer les réactions chimiques avec une précision jamais atteinte auparavant. Leur méthode permet non seulement de remplacer l’atome d’oxygène par de l’azote, mais aussi d’ouvrir la voie à d’autres substitutions atomiques.
Des retombées pour l’industrie pharmaceutique
Cette découverte pourrait changer la donne dans la fabrication de médicaments. Dans de nombreux médicaments, les structures moléculaires sont en effet complexes et peuvent comprendre des cycles d’atomes, appelés hétérocycles. Modifier un seul atome dans ces cycles, par exemple en remplaçant un atome d’oxygène par de l’azote, peut améliorer l’efficacité du médicament ou en réduire les effets secondaires.
Jusqu’à présent, ces changements étaient difficiles à réaliser de manière directe. La méthode développée par les chimistes coréens permet de réaliser ces modifications de manière plus simple et plus précise, car il n’est plus nécessaire de reconstruire la molécule en entier.
