Speed-dating en chimie organique
Par Benje le lundi, juin 11 2012, 03:24 - Nouvelles Scientifiques - Lien permanent
Des chercheurs du CEA viennent de mettre au point une nouvelle approche
pour découvrir des réactions chimiques inédites. Basée sur la
miniaturisation des expériences et sur l'utilisation d'une nouvelle
technique de criblage à haut débit, cette approche donne désormais la
possibilité aux chercheurs d'effectuer jusqu'à 1000 expériences par jour contre une seule auparavant, et a ainsi conduit à la découverte de deux nouvelles réactions chimiques.
Ces résultats constituent une première mondiale avec cette technologie. Ils ouvrent des perspectives dans de nombreux domaines de la chimie mais également de la biologie avec la découverte de combinaisons chimiques utiles pour la recherche fondamentale
et pour le développement d'applications, notamment en imagerie ou en
nano-biotechnologies. Ces résultats viennent d'être publiés en ligne par
la revue Angewandte Chemie International Edition.
En chimie organique, l'identification de nouvelles réactions chimiques, thématique de recherche fondamentale
majeure, permet d'envisager la construction de nouvelles molécules pour
diverses applications. Afin de les mettre en évidence, les chercheurs
utilisent classiquement une approche rationnelle qui consiste à mélanger
des molécules conçues pour réagir ensemble et former un nouveau produit. Cependant, la part qu'occupe le hasard
dans le processus de découverte n'est pas à négliger, l'histoire de la
chimie étant riche de découvertes purement fortuites (découverte du
Nylon, de la pénicilline, du Téflon, de colorants, etc.).
Partant du constat simple que la probabilité de découverte augmente avec le nombre d'expériences réalisées, des chercheurs du CEA ont mis au point
une nouvelle approche basée sur la miniaturisation des expériences et
sur l'utilisation d'une nouvelle technique de criblage rapide à haut débit,
capable d'identifier parmi des milliers de combinaisons chimiques
celles générant des produits d'intérêt. Le procédé développé consiste à
réaliser les expériences chimiques avec de très faibles quantités de
réactifs sur une plaque de 96 puits, puis à analyser les milieux
réactionnels grâce à un test rapide utilisant des anticorps spécifiques
capables de détecter tout produit de couplage.
Les chercheurs ont ainsi réalisé le criblage, ou sélection, de milliers
de réactions chimiques, mettant chacune en jeux deux fonctions
chimiques, en présence d'un métal, tel que le cuivre, le palladium ou
l'or, pouvant jouer le rôle de catalyseur. La miniaturisation leur a permis de travailler sur de très petits volumes, de l'ordre du microlitre, et d'augmenter le haut débit
du criblage, effectuant ainsi jusqu'à 1000 expériences par jour. Cette
nouvelle démarche est basée sur le principe de "hasard forcé" ("forced
serendipity" en anglais), ou encore un speed-dating forcené qui favorise
la découverte de nouvelles réactions chimiques. Ce travail démontre
qu'il est possible d'accélérer le processus de découverte en combinant
conception, miniaturisation des expérimentations et criblage haut débit.
Ainsi, grâce à leur nouvelle approche, les chercheurs du CEA ont
découvert deux réactions chimiques inédites: une réaction de
désulfurisation et une réaction de cyclisation impliquant toutes les
deux le cuivre comme métal catalyseur. Ces résultats constituent une
première mondiale avec cette technologie. Ils correspondent à la
première phase
d'un vaste programme de recherche consacré à l'identification de
nouvelles réactions chimiques. L'objectif est notamment la mise en
évidence de réactions accessibles et utiles aux biologistes, aussi bien
pour la recherche fondamentale que pour le développement de nouveaux
outils chimiques dont les applications vont de l'imagerie aux
nano-biotechnologies.
Note: ces travaux ont bénéficié du soutien financier de la Communauté
Européenne (Projet BioChemLig) et de l'ANR (projet ClickScreen).