Des systèmes supramoléculaires synthétiques vivants

Des fibres supramoléculaires artificielles maintenues hors de leur état d'équilibre

Tous les êtres vivants ont constamment besoin de se nourrir ou de respirer tout en évacuant régulièrement les déchets qu'ils produisent. Pour ne pas dépérir, ils se nourrissent d'un "carburant chimique" qui les maintient loin de leur équilibre thermodynamique. Ils sont ainsi capables de dissiper indéfiniment l'énergie qui leur est fournie par le carburant. A date, les scientifiques sont parvenus à développer quelques systèmes synthétiques capables d'opérer hors-équilibre et de dissiper de l'énergie, mais aucun n'est en mesure de s'y maintenir longtemps, les systèmes retournent à un état d'équilibre et la dissipation d'énergie cesse.

Des chercheurs de l'Institut de science et d'ingénierie supramoléculaire (CNRS / Université de Strasbourg) sont parvenus à montrer qu'il était possible de maintenir indéfiniment un assemblage supramoléculaire synthétique hors de son équilibre thermodynamique. Pour cela, ils ont synthétisé une nouvelle molécule susceptible de s'auto-assembler pour former des fibres. L'auto-assemblage peut être activé par une enzyme qui pousse les molécules à former de plus grandes fibres. Cette enzyme a besoin d'un "carburant", l'adénosine triphosphate (ATP), afin de pouvoir effectuer ce "travail". Une seconde enzyme également présente en solution est cette fois-ci capable de désactiver les molécules assemblées en fibres longues, poussant le système supramoléculaire à retourner dans son état thermodynamique initial (fibres plus courtes). Ce système dissipe donc de l'énergie indéfiniment. En le plaçant dans un réacteur ouvert, on retrouve une situation similaire aux cellules vivantes, où le "carburant chimique" tout comme les déchets engendrés ne s'accumulent pas.

Ces travaux ouvrent la voie vers des systèmes supramoléculaires synthétiques "vivants", dont on peut espérer qu'ils seront un jour en mesure d'effectuer indéfiniment des tâches de plus en plus complexes. Ces travaux, sont publiés dans le journal Nature Communication.


Référence publication:
A.Sorrenti, J.Leira-Iglesias, A.Sato & T.M.Hermans
Non-equilibrium steady-states in supramolecular polymerization
Nature Communications 19 juin 2017
DOI: 10.1039/C7CS00121E

Contact chercheur:
Thomas Hermans, Institut de science et d'ingénierie supramoléculaires - Strasbourg