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Posté par Adrien le Jeudi 17/05/2012 à 00:30
Speed-dating en chimie organique
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 (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du...) 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 (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :). Ils ouvrent des perspectives dans de nombreux domaines de la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage...) mais également de la biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles...) avec la découverte de combinaisons chimiques utiles pour la recherche fondamentale (La recherche fondamentale regroupe les travaux de recherche scientifique n'ayant pas de finalité économique déterminée au moment des travaux. On...) et pour le développement d'applications, notamment en imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main,...) ou en nano-biotechnologies. Ces résultats viennent d'être publiés en ligne par la revue Angewandte Chemie International Edition.

En chimie organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les...), l'identification de nouvelles réactions chimiques, thématique de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) 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 (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) et former un nouveau produit. Cependant, la part qu'occupe le hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon de causes, au moins d'une reconnaissance de cause à effet d'un événement.) 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.).


Principe de découverte de nouvelles réactions chimiques par criblage systématique d'un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'expériences. © F. Taran (Terme aéronautique russe, signifiant une victoire aérienne obtenue par un « abordage volontaire » en plein ciel.) CEA

Partant du constat simple que la probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des...) de découverte augmente avec le nombre d'expériences réalisées, des chercheurs du CEA ont mis au point (Graphie) une nouvelle approche basée sur la miniaturisation des expériences et sur l'utilisation d'une nouvelle technique de criblage rapide à haut débit (Le terme de haut débit (ou large bande par traduction littérale de l'expression anglosaxonne broadband) fait référence à des capacités d'accès à internet supérieures à celle de l'accès analogique par...), 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 (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) 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 (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des...), tel que le cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et...), le palladium ou l'or, pouvant jouer le rôle de catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des produits, ni des réactifs et n'apparaît donc pas dans...). La miniaturisation leur a permis de travailler sur de très petits volumes, de l'ordre du microlitre, et d'augmenter le haut débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) 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 (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) 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).

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Source: CEA