🔬 Une hypothèse incongrue de 1958 sur la vitamine B1 rendue aujourd'hui valide

Des chercheurs sont parvenus à créer un carbène restant stable pendant des mois dans l'eau. Ce qui vient conforter une théorie avancée il y a plusieurs décennies sur le mécanisme d'action de la vitamine B1 dans notre organisme.

Les carbènes sont des espèces chimiques particulières où le carbone possède une configuration électronique le rendant très instable. En 1958, le chimiste Ronald Breslow avait proposé que la vitamine B1, ou thiamine, pourrait former temporairement un intermédiaire proche d'un carbène lors de réactions métaboliques. Cette hypothèse a longtemps été difficile à confirmer, car l'eau présente dans les cellules était vue comme incompatible avec la survie de tels intermédiaires.


Une équipe dirigée par Vincent Lavallo a conçu un carbène protégé par une structure moléculaire, basée sur des carboranes chlorés. Cette "armure" moléculaire empêche physiquement l'eau d'attaquer les zones réactives du carbène, tout en ajustant les propriétés électroniques pour favoriser sa stabilité. Cette approche combine un blindage stérique et un réglage électronique, permettant au carbène de résister à l'environnement aqueux.

Pour confirmer cette stabilité, les scientifiques ont utilisé la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire et la cristallographie aux rayons X. Ces techniques ont mis en évidence des signatures caractéristiques du carbène et ont fourni une image directe de sa structure, montrant le carbone enfoui dans un environnement protégé. D'après Lavallo, c'est la première fois qu'un carbène stable dans l'eau est observé, une avancée qui valide les intuitions de Breslow.

Ces résultats ne signifient pas que les enzymes utilisent exactement cette molécule, mais ils montrent qu'un carbène peut exister dans l'eau s'il est suffisamment protégé. Les enzymes créent souvent des microenvironnements qui contrôlent la réactivité, en excluant l'eau de manière spécifique pour stabiliser des intermédiaires énergétiques. Ce principe permet de mieux cerner comment la thiamine pourrait fonctionner dans les cellules, malgré la présence d'eau.

Par ailleurs, cette découverte a des répercussions pour l'industrie chimique. Les carbènes sont employés comme ligands dans des catalyseurs métalliques pour des réactions importantes, comme la synthèse de produits pharmaceutiques. Actuellement, ces procédés utilisent fréquemment des solvants organiques toxiques, car l'eau détruit les intermédiaires. Si les catalyseurs peuvent être rendus stables dans l'eau, cela ouvre la voie à des méthodes de fabrication plus propres, utilisant l'eau comme solvant principal.


Cette approche fournit également une nouvelle méthode pour observer des intermédiaires réactifs "invisibles" dans les réactions chimiques. En protégeant ces espèces fragiles, les chercheurs pourraient enfin les capturer et les étudier directement, ce qui pourrait modifier notre connaissance de nombreux mécanismes.

La capacité des enzymes à manipuler les microenvironnements est commune à de nombreuses réactions biologiques. Elle repose sur la structure tridimensionnelle des protéines, qui guide les interactions moléculaires. Comprendre ce principe aide à concevoir des catalyseurs artificiels inspirés de la nature, capables de fonctionner dans des conditions douces et écologiques.