Imaginez une machine mille fois plus mince qu’un cheveu, conçue pour fonctionner à l’intérieur du corps humain et capable de combattre le cancer en libérant des médicaments directement dans les cellules cancéreuses. Ce n’est là qu’une seule des nombreuses applications potentielles des machines moléculaires. Le candidat au doctorat Patrick Szell, l’étudiant au premier cycle Scott Zablotny et le professeur David Bryce, chercheurs au Département de chimie et de sciences biomoléculaires de l’Université d’Ottawa, viennent de faire un pas de plus vers cette possibilité.
Faites de molécules capables de mouvements dirigés, les machines moléculaires peuvent exécuter une tâche précise lorsqu’on leur fournit de l’énergie. Les travaux de David Bryce et de ses collègues ont permis de découvrir que la dynamique moléculaire, composante essentielle du fonctionnement de ces machines, pouvait être contrôlée ou améliorée au moyen d’une interaction spéciale avec des atomes d’halogène appelée « liaison halogène ».
Les trois chercheurs sont parvenus à établir que la liaison halogène jouait un rôle direct de catalyseur dans le mouvement des molécules en créant une série de cristaux chimiques et en les soumettant à des tests de résonance magnétique semblables à ceux qui sont utilisés dans les appareils d’IRM. Ils ont ensuite observé ces cristaux pour déterminer quelles parties de leurs molécules étaient en mouvement et ce qui leur arrivait en présence d’interactions chimiques particulières.
« Jusqu’ici, la liaison halogène n’avait jamais été considérée comme une interaction susceptible d’influencer le comportement des machines moléculaires, a expliqué Patrick Szell. Or la réalité est encore plus surprenante et emballante : cette interaction a pour effet de faciliter le mouvement moléculaire – la dynamique – à l’état solide. »
« La dynamique n’est pas seulement un élément central des machines moléculaires, a ajouté le professeur Bryce. Elle joue aussi un rôle clé dans les processus enzymatiques, ce qui a de nombreuses implications pour les sciences de la santé. »
En 2016, le prix Nobel de chimie a été attribué à Jean-Pierre Sauvage, J. Fraser Stoddart et Bernard L. Feringa pour leurs travaux sur la mise au point de certaines des plus petites machines jamais créées. Les travaux de MM. Szell, Zablotny et Bryce, publiés dans Nature Communications, ont poussé l’étude des machines moléculaires encore plus loin, et les possibilités qu’offre la liaison halogène ont ouvert d’excitantes nouvelles pistes de recherche.
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