Des Chenilles Transformées en Mini-Usines Moléculaires : Une Percée Révolutionnaire en Chimie

Tokyo, Japon – Une équipe de chercheurs du Riken Pionering Research Institute (PRI) et du Riken Center for Sustainable Resource Science (CSRS) a annoncé une découverte stupéfiante : l’utilisation d’insectes, plus précisément des chenilles de ver de tabac, comme véritables mini-usines pour la fabrication de molécules complexes. Cette technique, baptisée « synthèse in-insecte », ouvre des perspectives inédites dans le domaine de la chimie et de la science des matériaux, et pourrait bien redéfinir notre approche de la création de nanomatériaux.

La Synthèse In-Insecte : Un Nouveau Paradigme

La fabrication de nanocarbures moléculaires, des structures microscopiques composées uniquement d’atomes de carbone, est un défi majeur pour les scientifiques. Ces matériaux, dotés de propriétés exceptionnelles – résistance mécanique, conductivité électrique, fluorescence – sont prometteurs pour des applications allant de l’aérospatiale à l’électronique avancée. Cependant, les méthodes de laboratoire traditionnelles peinent à atteindre la précision nécessaire pour leur production et leur modification.

L’idée, aussi surprenante soit-elle, est née d’une observation biologique fondamentale. Les insectes, notamment les herbivores comme les sauterelles et les chenilles, possèdent des systèmes digestifs sophistiqués capables de décomposer des substances étrangères, telles que les toxines végétales et les pesticides. Ces processus métaboliques impliquent des enzymes capables de réaliser des transformations chimiques complexes. Les chercheurs de Riken ont alors émis l’hypothèse que ces insectes pourraient être utilisés comme des bioréacteurs, effectuant des modifications chimiques difficiles à reproduire en laboratoire.

Du Laboratoire à l’Intestin de la Chenille : Une Transformation Réussie

L’équipe a nourri des chenilles de ver de tabac avec un nanocarbure moléculaire en forme de ceinture, le [6]MCPP. Deux jours plus tard, l’analyse des excréments de chenille a révélé la présence d’une nouvelle molécule, le [6]MCPP-oxylène, résultant de l’incorporation d’un atome d’oxygène dans la structure originale. Ce simple changement a conféré à la molécule des propriétés fluorescentes.

Des analyses approfondies, utilisant des techniques de pointe comme la spectrométrie de masse, la RMN et la cristallographie aux rayons X, ont permis de déterminer la structure précise du [6]MCPP-oxylène. L’identification des enzymes responsables de la transformation, CYP X2 et X3, a été réalisée grâce à des techniques de biologie moléculaire. Des simulations informatiques ont révélé que ces enzymes sont capables de lier simultanément deux molécules de [6]MCPP et d’insérer un atome d’oxygène dans une liaison carbone-carbone, une réaction rare et jusqu’alors inobservée.

Au-Delà des Nanocarbures : Vers une Biologie Synthétique Révolutionnaire

Cette découverte ouvre la voie à une nouvelle approche de la science des matériaux : la fabrication de molécules fonctionnelles à l’aide de systèmes biologiques. L’utilisation d’insectes, de microbes ou d’enzymes pourrait permettre de construire des nanomolécules complexes avec une précision et une efficacité inégalées. L’édition du génome et l’évolution dirigée offrent des possibilités supplémentaires pour affiner et optimiser ces processus biologiques.

“Le ver coupé du tabac est souvent considéré comme un ravageur agricole, mais nous avons découvert qu’il pouvait jouer un rôle inattendu et positif dans notre recherche,” explique Kenichiro Itami, le directeur de l’équipe. “Cette approche pourrait avoir des implications considérables pour la chimie organique, la biologie synthétique et la science des matériaux, et nous ouvre des perspectives fascinantes pour l’avenir.”

Cette avancée, publiée dans la revue Science, représente un pas de géant vers une chimie plus durable et plus efficace, et confirme le potentiel inexploité du monde vivant comme source d’innovation technologique. Restez connectés à Nouvelles du Monde pour suivre les développements de cette recherche passionnante et les implications pour l’avenir de la science et de la technologie. Pour une couverture continue de l’actualité scientifique et technologique, consultez régulièrement notre section dédiée aux innovations et aux découvertes scientifiques.