Les foldamères à l’honneur à l’occasion de l’Année Internationale de la Chimie

Les docteurs Gilles Guichard et Ivan Huc, chefs de projet à l’IECB, s’intéressent tous les deux à la chimie des foldamères : des molécules artificielles qui imitent la capacité des protéines, des acides nucléiques, et des polysaccharides à adopter des structures tridimensionnelles repliées bien définies. Dans le cadre de l'Année Internationale de la Chimie, les deux chercheurs ont été invités par le journal Chemical Communications à dresser un état de l’art en la matière.

Les structures tridimensionnelles repliées qu’adoptent les macromolécules naturelles leurs permettent d’accomplir des fonctions chimiques exceptionnelles, comme la catalyse enzymatique, le stockage d’information, la duplication chez les acides nucléiques, ainsi que le captage et la conversion d’énergie. Depuis quelques dizaines d’années, les chimistes s’ingénient à imiter les biopolymères, soit en ayant recours à des composants artificiels, soit en créant de nouvelles séquences à partir composants naturels. Les structures moléculaires synthétiques issues de ces stratégies sont appelées « foldamères ».

Gilles Guichard et Ivan Huc soulignent dans leur article que malgré une grande diversité chimique dans la composition et l’agencement des squelettes, la plupart des foldamères restent cantonnés à des structures très similaires à celles que l’on trouve dans la nature : hélices, brins linéaires et feuillets. Afin de créer de nouvelles formes, comme des piliers, des nœuds, des spirales ou des hélices non-canoniques, les chimistes s’attachent aujourd'hui à créer des squelettes hybrides, constitués de plusieurs familles de composants.

Les développements actuels suggèrent que les foldamères pourraient trouver des applications dans de nombreux domaines. En pharmacologie, les foldamères ont déjà été identifiés comme des outils innovants susceptibles d'interférer avec des fonctions biologiques. Des recherches ont montré leur intérêt dans le développement de nouveaux agents antiviraux (contre le VIH par exemple) et pour atteindre des cibles intracellulaires impliquées dans le cancer. Les foldamères ouvrent également de nouvelles perspectives qui dépassent la simple imitation des biopolymères. Du fait de leur organisation spatiale modulable (surface et cavité interne), ils peuvent donner lieu à des applications en reconnaissance moléculaire. En 2011, l’équipe d’Ivan Huc a réalisé une avancée majeure en la matière, en produisant le premier moteur moléculaire auto-assemblé : un piston composé d’une hélice qui s’enroule spontanément autour d’un axe et glisse le long de celui-ci. Un autre aspect prometteur de la chimie des foldamères concerne la fabrication de matériaux qui exploitent les propriétés de ces objets à l’échelle nano- ou microscopique, comme des surfaces arborant des propriétés photoélectroniques dynamiques.

Gilles Guichard & Ivan Huc (2011) Synthetic foldamers,Chem. Commun., 2011, 47, 5933-5941