Les scientifiques ont enfin résolu le mystère de la raison pour laquelle vos molécules sont droitières ou gauchères

À première vue, il peut sembler étrange de qualifier une molécule de gauche ou de droite. Chez les humains, une main est dominante, 90 % des personnes étant droitières. Cependant, la main dans les molécules fait référence à la disposition des atomes dans ce qu’on appelle des molécules chirales. Une molécule chirale n’est pas identique à son image miroir inversée, un peu comme un gant. Cependant, même si elles possèdent les mêmes atomes et les mêmes liaisons, les molécules chirales se comportent souvent différemment. Cela signifie que les molécules gauches sont dominantes dans certains cas tandis que les molécules droites sont dominantes dans d’autres. Les scientifiques ont désormais compris pourquoi les molécules sont soit droites soit gauchers : des aimants.

La distinction entre la symétrie gauche et droite des molécules est liée à la façon dont elles interagissent avec la lumière polarisée linéairement. Les molécules qui orientent la lumière vers la gauche sont gauchères ou ont une symétrie L. Ceux qui tournent la lumière vers la droite ont une symétrie D ou sont droitiers.

La biologie regorge d’exemples de molécules chirales, également appelées énantiomères. Bien qu’ils soient chimiquement identiques, les énantiomères ont souvent des propriétés différentes. Un exemple est une molécule connue sous le nom de carvone. L’énantiomère droitier de la carvone sent la menthe verte tandis que sa version gaucher sent le carvi. La maniabilité peut également affecter l’efficacité d’une molécule dans une tâche donnée. C’est pourquoi les acides aminés sont presque tous gauchers alors que les sucres sont droitiers.

Ces différences de comportement entre les énantiomères gauche et droit expliquent pourquoi différentes symétries sont devenues dominantes en biologie. Mais pourquoi des molécules chimiquement identiques se comportent-elles si différemment ? Avec les mêmes atomes et liaisons, on pourrait s’attendre à ce que les énantiomères gauche et droit se comportent de la même manière. Pour comprendre les raisons de ce phénomène, les scientifiques ont regardé au-delà des structures moléculaires et ont étudié les électrons des atomes qui composent la molécule.

Dans une étude récente, des scientifiques se sont penchés sur ce qu’on appelle la sélectivité de spin induite par la chiralité. Les électrons qui composent les atomes ont un moment cinétique, appelé spin. Le spin est un concept clé de la mécanique quantique et influence la manière dont les particules interagissent. Par exemple, le spin interagit avec le noyau d’un atome lorsqu’il orbite, ce qu’on appelle le couplage spin-orbite. Le spin et ses effets influencent le comportement des énantiomères. Une direction de rotation a tendance à être plus efficace que l’autre, ce qui est particulièrement remarquable dans le cas des énantiomères en mouvement comme les molécules de transport. Pour mieux comprendre pourquoi les énantiomères fonctionnent comme ils le font en biologie, les chercheurs ont étudié l’influence des roches magnétiques sur la Terre antique.

Avant l’ADN et même l’ARN, il existait un composé appelé ribose aminooxazoline, ou RAO. Ce précurseur probable de l’ARN pourrait avoir interagi avec des roches magnétiques à la surface de la Terre, comme la magnétite. Les scientifiques pensent que les forces magnétiques pourraient avoir influencé la manière dont la vie favorise un énantiomère par rapport à un autre. Un pôle magnétique nord dans une roche orientée vers le haut s’accrocherait à un énantiomère tout en repoussant l’autre, tandis qu’un pôle magnétique sud ferait le contraire. En effet, la charge électrique et le spin électronique d’un énantiomère se polarisent à mesure qu’ils se rapprochent d’une surface magnétique.

Les chercheurs ont utilisé RAO pour tester cette notion et ont découvert que les champs magnétiques affectaient le couplage spin-orbite dans les molécules testées. Ce type d’influence des roches magnétiques, qui étaient courantes à la surface de la Terre dans un passé lointain, pourrait être ce qui a conduit les premières formes de vie de la planète à privilégier les énantiomères gauchers et droitiers dans différents processus.

La chiralité est une propriété intéressante trouvée dans la nature. Les scientifiques savent depuis longtemps que les molécules gauches et droites ont des propriétés différentes bien qu’elles soient chimiquement identiques. Et maintenant, les chercheurs commencent à comprendre pourquoi ils possèdent ces différentes propriétés et ce que cela signifie dans le domaine de la biologie.