{"id":5605,"date":"2013-12-09T00:01:10","date_gmt":"2013-12-08T23:01:10","guid":{"rendered":"http:\/\/sciencetonnante.wordpress.com\/?p=5605"},"modified":"2013-12-09T00:01:10","modified_gmt":"2013-12-08T23:01:10","slug":"la-biochimie-dans-un-miroir","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/2013\/12\/09\/la-biochimie-dans-un-miroir\/","title":{"rendered":"La biochimie dans un miroir"},"content":{"rendered":"

\"chimie<\/a>Quelle est la diff\u00e9rence entre la drogue synth\u00e9tis\u00e9e par le h\u00e9ros de Breaking Bad et un inhalateur Vicks pour se d\u00e9congestionner le nez ? Il n’y en a pas ! Les deux sont \u00e0 base de m\u00e9thamph\u00e9tamine<\/strong> !<\/p>\n

A une minuscule diff\u00e9rence pr\u00e8s : la mol\u00e9cule psychotrope et celle qui d\u00e9congestionne sont identiques, mais l’une est l’image de l’autre par r\u00e9flexion dans un miroir; un peu comme votre main gauche et votre main droite.<\/p>\n

C’est une situation que l’on trouve de plus en plus souvent dans le domaine des m\u00e9dicaments : une mol\u00e9cule peut avoir un effet totalement diff\u00e9rent de sa s\u0153ur jumelle obtenue par r\u00e9flexion. Au point que l’une peut vous soigner, et l’autre vous tuer !<\/strong><\/p>\n

Au del\u00e0 de la formule chimique<\/h3>\n

En chimie, on \u00e9tudie des mol\u00e9cules qui sont constitu\u00e9es d’atomes. Et pour donner la formule d’une mol\u00e9cule, on se contente souvent de lister les atomes qui la composent : on parle de formule brute.<\/strong> Par exemple l’eau \\(H_2O\\), ce sont 2 atomes d’hydrog\u00e8nes et un d’oxyg\u00e8ne.<\/p>\n

Mais quand les mol\u00e9cules deviennent plus grosses, un simple formule brute ne suffit plus : il faut pr\u00e9ciser comment les atomes sont reli\u00e9s entre eux. Pensez par exemple \u00e0 la formule brute \\(C_2H_6O\\) : 2 carbones, 6 hydrog\u00e8nes et 1 oxyg\u00e8ne. Voici deux mol\u00e9cules qui collent avec cette formule.<\/p>\n

\"Ethanol-Dimethylether\"<\/a><\/p>\n

Celle de gauche s’appelle \u00ab dim\u00e9thyl\u00e9ther \u00bb, et celle de droite est notre bon vieil alcool, l’\u00e9thanol. Ces deux mol\u00e9cules sont clairement diff\u00e9rentes dans l’arrangement des atomes qui la composent, et elles poss\u00e8dent des propri\u00e9t\u00e9s diff\u00e9rentes. Elles ont la m\u00eame formule brute mais des formules d\u00e9velopp\u00e9es diff\u00e9rentes. On dit que ce sont des isom\u00e8res<\/strong>.<\/p>\n

Il est assez facile de reconna\u00eetre que les deux structures d\u00e9velopp\u00e9es ci-dessus sont assez diff\u00e9rentes. Mais parfois les isom\u00e8res peuvent prendre des formes plus subtiles, au point qu’il faille en regarder une repr\u00e9sentation en 3 dimensions.<\/p>\n

Faisons un petit jeu : ci-dessous sont repr\u00e9sent\u00e9es 4 mol\u00e9cules de CHBrClF. L’une est diff\u00e9rentes des 3 autres, saurez vous retrouver laquelle ?<\/strong><\/p>\n

\"mole\u0301cules<\/a><\/p>\n

Les mol\u00e9cules chirales<\/h3>\n

Apr\u00e8s un peu de r\u00e9flexion, vous avez du vous rendre compte que la mol\u00e9cule c) n’est pas vraiment la m\u00eame que les 3 autres. Vous avez beau la faire tourner dans tous les sens, elle n’est pas identique. La diff\u00e9rence est subtile, mais peut se comprendre en r\u00e9alisant que c) est obtenue par exemple \u00e0 partir de a) par r\u00e9flexion dans un miroir : on parle de mol\u00e9cule chirale<\/strong>.<\/p>\n

\"miroir<\/a><\/p>\n

Le terme chiral vient du mot grec signifiant \u00ab main \u00bb. Les deux mains sont en effet l’exemple le plus simple de deux objets presque identiques, mais images l’un de l’autre dans un miroir : placez votre main gauche devant un miroir, vous y verrez votre main droite !<\/strong><\/p>\n

Quand on regarde des mol\u00e9cules chirales, il est important de pr\u00e9ciser de laquelle des deux formes on parle<\/strong>. Comme pour les mains, on peut les distinguer en les nommant \u00ab gauche \u00bb et \u00ab droite \u00bb, que l’on fait plut\u00f4t en leur ajoutant un pr\u00e9fixe D- ou L- (du latin Dextro et Laevus).<\/p>\n

Ainsi dans mon petit jeu, les mol\u00e9cules a), b) et d) sont du L-bromo-chloro-fluoro-m\u00e9thane<\/em> alors que la c) est du D-bromo-chloro-fluoro-m\u00e9thane<\/em>. On dit que ces deux mol\u00e9cules sont deux \u00e9nantiom\u00e8res.<\/strong><\/p>\n

La Vie est gauch\u00e8re<\/h3>\n

\"mode\u0300le<\/a>Ce qui fait tout l’int\u00e9r\u00eat des mol\u00e9cules chirales, c’est qu’on en trouve partout dans le monde du vivant. Vous savez peut-\u00eatre que les prot\u00e9ines de notre corps sont constitu\u00e9es de briques \u00e9l\u00e9mentaires : les acides amin\u00e9s.<\/strong><\/p>\n

Il existe des tas d’acides amin\u00e9s diff\u00e9rents, mais ils sont faits sur un canevas commun, repr\u00e9sent\u00e9 ci-contre. Il y a un atome de carbone central, reli\u00e9 \u00e0 un atome d’hydrog\u00e8ne, et \u00e0 3 groupes diff\u00e9rents : un groupe \u00ab\u00a0amine\u00a0\u00bb NH2, un groupe \u00ab\u00a0acide\u00a0\u00bb COOH, et un groupe not\u00e9 R de mani\u00e8re g\u00e9n\u00e9rique. Ce groupe s’appelle le radical, et il y a tout un tas de radicaux possibles, des plus simples (H, CH3,…) aux plus compliqu\u00e9s. Si vous changez le radical R, vous obtenez les diff\u00e9rents types d’acides amin\u00e9s (une vingtaine pour les plus courants).<\/p>\n

Maintenant si vous regardez cette forme g\u00e9n\u00e9rique, et que vous la comparez \u00e0 mon bromo-chloro-machin, il ne devrait pas vous falloir trop de temps pour r\u00e9aliser que cela marche pareil : on peut en imaginer deux formes diff\u00e9rentes, images l’une de l’autre dans un miroir, suivant la mani\u00e8re dont on place les groupes autour de l’atome de carbone. Chaque acide amin\u00e9 peut exister sous deux formes : la forme L et la forme D.<\/strong><\/p>\n

L\u00e0 o\u00f9 \u00e7a devient \u00e9tonnant, c’est que dans tout le monde du vivant sur Terre, on ne trouve que des acides amin\u00e9s L<\/strong> ! Ce fait est extr\u00eamement surprenant, car si vous vous amusez \u00e0 synth\u00e9tiser des acides amin\u00e9s sur votre paillasse, vous allez en g\u00e9n\u00e9ral obtenir un m\u00e9lange 50\/50 entre la forme L et la forme D. Mais le vivant lui a choisi son camp : pour les acides amin\u00e9s il ne fait que du L : \u00e9tonnant, non ?<\/p>\n

Affaires de go\u00fbt<\/h3>\n

Pour illustrer l’importance de la chiralit\u00e9 dans le vivant, il y a plein d’exemples dans le domaine du go\u00fbt. Par exemple la mol\u00e9cule appel\u00e9e limon\u00e8ne<\/strong> est utilis\u00e9e comme ar\u00f4me dans l’industrie alimentaire. Sa forme L (naturellement pr\u00e9sente dans le citron) a le go\u00fbt de citron ; mais sa forme D a le go\u00fbt d’orange.<\/strong><\/p>\n

Dans le m\u00eame genre, l’acide amin\u00e9 L-aspargine est pr\u00e9sent dans les asperges et sans go\u00fbt particulier, le D-asparagine poss\u00e8de un go\u00fbt fortement sucr\u00e9. Comment expliquer cela ?<\/p>\n

Il faut comprendre comment fonctionnent beaucoup d’interactions dans le monde du vivant. Toutes les grosses mol\u00e9cules ont une forme bien sp\u00e9cifique, qui dans le cas des prot\u00e9ines d\u00e9pend de la s\u00e9quence des acides amin\u00e9s qui la compose. Pour qu’une mol\u00e9cule soit reconnue lors d’un processus biologique, il faut souvent qu’elle s’accroche sur un r\u00e9cepteur,<\/strong> c’est-\u00e0-dire une autre mol\u00e9cule (g\u00e9n\u00e9ralement une prot\u00e9ine) poss\u00e9dant une forme plus ou moins compl\u00e9mentaire. C’est exactement ce qui se passe dans le cas du go\u00fbt, o\u00f9 des mol\u00e9cules peuvent venir se fixer sur les r\u00e9cepteurs des cellules de la langue (j’en parlais ici<\/a>).<\/p>\n

\"re\u0301cepteurs<\/a>Puisque c’est la forme des mol\u00e9cules qui d\u00e9termine leur capacit\u00e9 \u00e0 se fixer sur les bons r\u00e9cepteurs, on comprend le r\u00f4le que va jouer la chiralit\u00e9 : si un r\u00e9cepteur poss\u00e8de la forme n\u00e9cessaire pour accueillir la mol\u00e9cule \u00ab L \u00bb, il est fort probable qu’il ne puisse pas accepter la m\u00eame mol\u00e9cule dans sa version \u00ab D \u00bb.<\/strong> De m\u00eame que vous aurez du mal \u00e0 faire rentrer votre main gauche dans votre gant droit !<\/p>\n

En mati\u00e8re de go\u00fbt il faut donc faire attention \u00e0 la chiralit\u00e9 des mol\u00e9cules. Mais en mati\u00e8re de m\u00e9dicaments, \u00e7a peut devenir critique !<\/p>\n

Les m\u00e9dicaments \u00e9nantiom\u00e8res<\/h3>\n

\"vicks<\/a>La plupart des m\u00e9dicaments sont des mol\u00e9cules qui vont agir en allant se fixer sur des r\u00e9cepteurs. Bien souvent, seule une des deux formes (L ou D) d’une mol\u00e9cule va produire l’effet recherch\u00e9<\/strong> en allant se fixer l\u00e0 o\u00f9 il faut. Parfois l’autre forme ne se fixe nulle part et est simplement inutile, mais il peut arriver qu’elle aille se fixer l\u00e0 o\u00f9 on ne l’attendait pas, et produise un effet plus ou moins ind\u00e9sirable.<\/p>\n

Voici l’exemple dont je parlais en introduction. La L-methamph\u00e9tamine<\/strong> est une mol\u00e9cule qui poss\u00e8de un effet d\u00e9congestionant, et que l’on trouve dans les inhalateurs nasaux. Quant \u00e0 sa version invers\u00e9e dans le miroir, la D-methamph\u00e9tamine, \u00e7a n’est autre que la fameuse \u00ab meth \u00bb que fabrique Walter White dans la s\u00e9rie Breaking Bad !<\/strong> Une drogue puissante et hautement addictive ! Vous pouvez v\u00e9rifier ci-contre, le Vicks contient bien de la \u00ab\u00a0meth\u00a0\u00bb ! … dans sa forme L(ev).<\/p>\n

Beaucoup moins dr\u00f4le, dans les ann\u00e9es 50 et 60 un m\u00e9dicament appel\u00e9 thalidomide<\/strong> a \u00e9t\u00e9 prescrit dans plusieurs pays \u00e0 des femmes enceintes pour soigner les naus\u00e9es li\u00e9es \u00e0 la grossesse. Le m\u00e9dicament fut rapidement retir\u00e9 suite \u00e0 la naissance de milliers d’enfants pr\u00e9sentant des malformations. Il se trouve que le compos\u00e9 distribu\u00e9 comprenait \u00e0 la fois la forme D et la forme L de la mol\u00e9cule. On compris plus tard que seule la forme L avait un effet sur les naus\u00e9es, tandis que la forme D provoquait des malformations chez le f\u0153tus.<\/strong> Ballot.<\/p>\n

Autre exemple, la p\u00e9nicillamine<\/strong> est utilis\u00e9e pour traiter la polyarthirte rhumathoide. Mais seule sa forme L fonctionne, sa forme D est toxique ! <\/strong>On peut citer \u00e9galement l’ethambutol qui dans sa forme D soigne la tuberculose, dans sa forme L rend aveugle !<\/strong><\/p>\n

Heureusement dans certains cas, on est chanceux et l’autre forme poss\u00e8de un autre effet th\u00e9rapeutique, qui peut \u00eatre totalement diff\u00e9rent du premier. Ainsi le proxyph\u00e8ne est sous sa forme D un anti-tussif (commercialis\u00e9 sous le nom de Novrad<\/em>), et sous sa forme L un anti-douleur (commercialis\u00e9 sous le nom de Davron<\/em> \u2026 Novrad \u00e0 l’envers!). De m\u00eame le propranolol est un b\u00eata-bloquant dans sa forme L, et un contraceptif dans sa forme D ! Pas grand chose \u00e0 voir.<\/p>\n

Vous voyez que la chimie du vivant est une discipline fort subtile, ou d’imperceptibles changements vous feront passer d’un c\u00f4t\u00e9 ou l’autre du miroir !<\/p>\n

Billets reli\u00e9s, ici ou ailleurs :<\/span><\/p>\n