Deux Japonais et un Américain ont reçu le prix Nobel de chimie pour avoir inventé de nouveaux types de réactions chimiques. Celles-ci sont aujourd'hui très utilisées pour fabriquer des molécules complexes en chimie médicinale.
Lier des carbones
C'est de la chimie pure et dure qui a été récompensée par le prix Nobel 2010. De celle, austère, qui se fait « à la paillasse » pour fabriquer des molécules toujours plus complexes, notamment pour la médecine. L'Américain Richard Heck et les Japonais Ei-ichi Negishi et Akira Suzuki ont été récompensés pour « le développement de méthodes de couplage croisé catalysé par palladium ». Derrière cette expression barbare se cachent des techniques pour assembler deux atomes de carbone et former une nouvelle molécule carbonée à partir de deux plus petites. Une réaction extrêmement utile, auparavant très complexe. « Le carbone est stable et les atomes de carbone réagissent difficilement les uns avec les autres », rappelle le comité Nobel.
La méthode
On adjoint à l'un des atomes de carbone, un atome d'iode ou de bore et à l'autre, un atome métallique. Ces carbones « accompagnés » d'un autre atome sont attirés par le palladium, ils s'y rencontrent et se lient entre eux. Le palladium joue donc un rôle d'entremetteur pour ce « mariage » entre carbones. La réaction est très sélective : seuls les carbones que l'on souhaite se lient les uns aux autres. Autre avantage, ces réactions se déroulent à température modérée. Une fois la réaction effectuée, le palladium est de nouveau libre et peut favoriser une autre liaison entre atomes de carbone.
Réactions universelles
Heck, Negishi et Suzuki ont ainsi mis entre les mains des chimistes de nouveaux outils pratiques et polyvalents, aujourd'hui utilisés dans la plupart des laboratoires de chimie organique. « Il est rare qu'on puisse élaborer une stratégie de synthèse en chimie médicinale sans ce type de réaction, témoigne Sylvain Routier, professeur à l'Institut de chimie organique et analytique à l'université d'Orléans. « Ces couplages entre deux carbones sont des réactions universelles permettant de construire plus facilement des molécules carbonées, simples ou complexes, renchérit Olivier Baudoin, professeur à l'Institut de chimie et biochimie moléculaires et supramoléculaires à Villeurbanne. Ces trois chimistes ont ouvert des décennies de recherche sur les liaisons carbonées, et ça continue encore aujourd'hui. » Alexandre Bouillon, président-directeur général et fondateur de la PME française Borochem, est encore plus enthousiaste. Normal, puisque les travaux des trois Nobel sont à l'origine de sa société. « Nous concevons et fabriquons des réactifs prêts à être utilisés en "couplage croisé catalysé par palladium", explique-t-il. Les travaux des trois Nobel ont révolutionné la chimie organique. Elle est devenue bien plus simple : il suffit de joindre deux molécules pour en obtenir une troisième. On est passé à une chimie de Lego ! » Tout juste s'il ne regrette pas les chimistes d'antan, qui avaient l'obligation d'être très astucieux.
La chimie de la vie
Les travaux des trois Nobel 2010 concernent la chimie « organique », celle des molécules du vivant. Principalement composées de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, parfois complétées par de l'azote ou d'autres éléments en quantités plus faibles, ces molécules sont souvent extraordinairement complexes. Elles comportent des centaines, voire des milliers d'atomes, et nécessitent des dizaines ou des centaines d'étapes pour être fabriquées en laboratoire.
Synthèse de médicaments
C'est surtout la chimie médicinale qui bénéficie de ces avancées. Le comité Nobel cite ainsi l'exemple de la synthèse du diazonamide A, une substance produite par un petit vertébré marin des Philippines, qui s'est révélée efficace contre le cancer du côlon lors d'expériences menées au laboratoire. Ou encore la dragmacidine F, tirée d'une éponge vivant sur les côtes italiennes, dont les premiers résultats contre les virus de l'herpès et du sida sont encourageants. Or, il est impossible de récupérer des quantités notables de ces produits à partir de ces animaux. Il est donc indispensable de les synthétiser au laboratoire si l'on souhaite les utiliser comme médicaments. Dans ces deux cas, les réactions de « couplage croisé » sont indispensables.