Des systèmes supramoléculaires synthétiques vivants
Publié par Isabelle le 06/07/2017 à 00:00
Source: CNRS-INC
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 (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) chimique" qui les maintient loin de leur équilibre thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre. La première définition...). Ils sont ainsi capables de dissiper indéfiniment l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) 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 (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute...) de science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour...) et d'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation technique ou industrielle.) supramoléculaire (CNRS / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) 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 (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les propriétés...) susceptible de s'auto-assembler pour former des fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.). L'auto-assemblage peut être activé par une enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et d'accélérer jusqu'à des millions de fois les réactions...) qui pousse (Pousse est le nom donné à une course automobile illégale à la Réunion.) les molécules à former de plus grandes fibres. Cette enzyme a besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories :...) d'un "carburant", l'adénosine (L'adénosine est un nucléoside formé lorsque l'adénine est attachée à un noyau ribose (sous forme de ribofuranose) via une liaison β-N9glucoside.) triphosphate (ATP), afin de pouvoir effectuer ce "travail". Une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La...) 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 (Un réacteur peut désigner :) ouvert, on retrouve une situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un cadre...) similaire aux cellules vivantes, où le "carburant chimique" tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) 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 (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...) en mesure d'effectuer indéfiniment des tâches de plus en plus complexes. Ces travaux, sont publiés dans le journal Nature Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter-...).


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
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