CHIMIE Le catalyseur est à l’intérieur Sur le papier, la chimie n’a pas de limite : on mélange des réactifs, on touille et on obtient un produit ! Mais à condition d’utiliser le bon catalyseur, une espèce chimique sans laquelle le milieu réactionnel reste souvent inerte. Or il n’est pas toujours évident d’extraire ce tiers une fois la synthèse réalisée. C’est le cas du palladium, un catalyseur classique de la chimie pharmaceutique. Pour simplifier la vie des chimistes, une équipe de l’Institut Charles-Gerhardt 1, à Montpellier, en collaboration avec des chercheurs de l’Institut de chimie de Rennes 2, vient de proposer un nouveau procédé. « Celui-ci permet de séparer le catalyseur des produits de la réaction aussi facilement que l’on retire un sachet de thé d’une tasse », commente André Vioux. MÉDECINE La recette de ces chimistes tient dans l’élaboration de matériaux hybrides appelés ionogels. Ceux-ci consistent en un squelette de silice extrêmement aéré, évoquant une éponge nanométrique, dans lequel les chercheurs ont inséré un liquide dit ionique contenant lui-même du palladium. « Un ionogel a l’apparence d’une pastille de silice solide, explique le scientifique. Pourtant, il contient deux tiers de liquide au sein d’un réseau connecté de pores de 10 à 20 nanomètres. » Conséquences : dans un milieu réactif, les espèces chimiques pénètrent l’ionogel, la réaction se produit à leur contact avec les atomes de palladium piégés en son sein, avant que les produits n’en ressortent. Ceux-ci sont alors vierges de toute trace du catalyseur resté enchâssé dans la pastille. Mieux : la réaction est aussi efficace que lorsque le catalyseur est directement incorporé aux réactifs ! Malgré ce résultat prometteur, André Vioux reste très prudent : « Pour l’heure, nous n’avons appliqué notre procédé qu’à une seule réaction chimique. Par ailleurs, cette réaction a comme sous-produit un sel d’ammonium qui s’agrège dans l’ionogel. Certes, notre procédé permet d’extraire ce sous-produit indésirable. Mais du coup, chaque pastille ne peut être utilisée qu’une seule fois. » Cela dit, outre la catalyse, les ionogels des chimistes français, qui ont fait l’objet d’un dépôt de brevet international par le CNRS, promettent aussi d’autres applications. Ainsi, les chercheurs ont montré qu’il était possible d’y introduire un électrolyte Nouveau progrès contre la mucoviscidose Dans le long combat contre la mucoviscidose, maladie génétique affectant les voies respiratoires qui touche plus de 70 000 personnes dans le monde (6 000 en France), toute avancée, même fondamentale, est importante. C’est le cas du résultat obtenu par Isabelle Callebaut et Jean-Paul Mornon, chercheurs à l’Institut de minéralogie et de physique des milieux condensés 1, en collaboration avec Pierre Lehn de l’institut Sciences et ingénierie en biologie santé (ScinBioS) 2, à Brest et avec le soutien de l’association Vaincre la mucoviscidose : ils présentent un modèle en trois dimensions de la protéine CFTR (Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator), l’une des principales responsables de la mucoviscidose 3. De fait, il suffit que cette protéine siégeant dans la membrane des cellules ait un petit défaut de structure, une micro-erreur de pliage, pour que les cellules pulmonaires ne puissent plus fluidifier correctement Détail du modèle de la protéine CFTR. C’est une mutation du gène qui code un de ses acides aminés (F508 ici au centre) qui est à l’origine de 70% des cas de mucoviscidose. le mucus des voies aériennes. Les poumons se chargent alors de sécrétions épaisses et finissent par s’obstruer. Concrètement, CFTR joue un rôle similaire à un robinet : elle contrôle l’échange d’ions chlorure entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule, lesquels ions interviennent dans le transport de l’eau et donc dans la fluidification du mucus. Cela, on le savait déjà. Mais ce qu’il y a de nouveau dans le modèle présenté par les chercheurs, c’est qu’il met en scène la protéine en situation sur la membrane d’une cellule : il montre comment l’erreur de pliage © I. Callebaut/IMPMC de CFTR met hors d’usage la fonction de robinet à chlore. « Notre modèle permet de comprendre le fonctionnement de CFTR à l’échelle moléculaire, ce qu’on ignorait jusqu’ici, explique Isabelle Callebaut. Ce résultat est le fruit d’années de travail. » En effet, pour construire leur modèle, le premier pas a consisté à trouver une sorte de moule : pour cela, il leur a fallu sélectionner des protéines bactériennes dont la structure, déjà connue, était proche de celle de CFTR. « À partir de là, nous avons pu déduire une structure tridimensionnelle générale de CFTR, VIEDESLABOS 9 liquide, tel ceux utilisés dans les piles et batteries. Ce qui pourrait résoudre le désagréable problème des batteries qui coulent. Ou bien un anti-inflammatoire, afin de le délivrer de façon contrôlée. Une chose est sûre, les ionogels commencent seulement à faire parler d’eux. L’avenir dira si leur domaine d’application est sans limite ! Mathieu Grousson 1. Unité CNRS/Université de Montpellier- II/ENSCM. 2. Unité CNRS/Université de Rennes-I/École nationale supérieure de chimie de Rennes. CONTACT ➔ André Vioux Institut Charles-Gerhardt, Montpellier vioux@univ-montp2.fr que nous avons affinée et validée en y intégrant les données expérimentales provenant notamment des patients atteints de mucoviscidose. » Un espoir supplémentaire pour le traitement contre cette pathologie ? « Un tel modèle permettrait notamment de fabriquer des molécules capables d’aider la protéine à reprendre la bonne forme. Mais, tient à préciser Isabelle Callebaut, il y a encore plusieurs étapes à franchir pour pouvoir passer d’un tel résultat à la mise au point d’un traitement effectif… » Román Ikonicoff 1. Unité CNRS/Universités Paris-VI et VII/IPG PARIS/IRD. 2. Unité CNRS/Université de Brest/Inserm/Ifremer/Eni Brest/CHU Brest/ENST Bretagne. 3. Travaux parus dans Cellular and Molecular Life Sciences. CONTACT ➔ Isabelle Callebaut Institut de minéralogie et de physique des milieux condensés (IMPMC), Parisisabelle.callebaut@impmc.jussieu.fr Le journal du CNRS n°242 mars 2010