Les molécules sont les éléments constitutifs de notre monde moderne, des téléphones aux voitures aux Doritos. Mais en trouver de nouveaux est toujours un processus incroyablement coûteux et chronophage. Un groupe de chimistes de l'Université de Chicago veut trouver un meilleur moyen.

"Si vous regardez le schéma d'une molécule, il semble que vous devriez pouvoir les assembler comme Tinkertoys, mais tu ne peux pas, " a déclaré le professeur adjoint Mark Levin. "Nous aimerions changer cela."

Leur nouvelle découverte, publié le 12 mai dans La nature , représente un premier pas vers cette transformation :un moyen de couper facilement les atomes d'azote des molécules.

Malgré des décennies d'expérimentations, la chimie reste un art à bien des égards, car les molécules sont construites en un long, processus itératif :attacher certaines pièces, puis en casser d'autres pour pouvoir réparer de nouvelles pièces. Chaque molécule que nous utilisons, des fibres de votre tapis aux teintures qui le colorent en passant par les détergents que vous utilisez pour le nettoyer, est construit de cette façon. Mais parfois, les molécules créées dans les étapes intermédiaires ou comme sous-produits sont très toxiques, ou l'ensemble du processus prend beaucoup de temps et d'électricité.

Ce processus devient encore plus laborieux lorsque les scientifiques ou les fabricants de médicaments recherchent un nouveau produit chimique, Lévine a dit, car ils doivent créer autant d'options à tester.

"Dites que vous voulez fabriquer un nouveau médicament qui cible une partie de la cellule que les biologistes ont identifiée comme importante pour les maladies cardiaques, " dit-il. " Typiquement, vous examinez des milliers de molécules juste pour en trouver quelques-unes qui s'accrochent à cette partie de la cellule. Ensuite, vous allez les modifier, pour faciliter l'absorption des molécules par l'organisme ou pour éviter les effets secondaires. Chaque fois que tu penses, dire, « Est-ce que cela fonctionnerait mieux avec un atome de carbone d'un côté au lieu d'un azote ? » vous devez revenir au début et recommencer avec la façon de le construire."

Le groupe de Levin veut transformer le domaine en introduisant des moyens d'éditer directement la molécule d'intérêt. Il existe plusieurs façons d'apporter des modifications mineures sur les bords, Lévine a dit, mais les scientifiques sont toujours à la recherche de techniques pour apporter des modifications majeures aux squelettes des molécules.

Les chimistes de UChicago ont fait une percée dans cette quête, trouver un moyen de "supprimer" un atome d'azote d'une molécule. Des processus similaires actuellement utilisés génèrent une molécule très toxique, mais le groupe de Levin ajoute à la place un réactif clé, ou chimique réactif, qui contourne l'étape intermédiaire. L'azote est libéré sous forme de N2, et deux atomes de carbone forgent une liaison à sa place.

En tant que nouvelle méthode fondamentale, la découverte ouvre des voies pour la construction de molécules.

"Une chose qu'il vous permet de faire est de penser à faire des bagues d'une nouvelle manière, avec potentiellement moins d'étapes. Cela vous permet de changer la logique de la façon dont vous faites les choses, " a déclaré Levin. (Les anneaux de molécules sont un ingrédient fréquent dans les produits chimiques.)

Le processus ne fonctionne pas pour chaque molécule, mais il le fait pour beaucoup d'importants. Par exemple, Le groupe de Levin a testé la méthode sur le lapatinib, une molécule approuvée par la FDA comme médicament anticancéreux, et a pu éditer sa composition rapidement et facilement.

"Un côté de cette découverte est de pouvoir réellement travailler avec une classe de réactions qui était largement sous-utilisée parce qu'elles sont tout simplement horribles à travailler, " dit Levin. " Mais plus largement, nous espérons que cela représente une transformation dans la réflexion sur la façon dont vous optimisez une molécule. »