Synthétiser des molécules complexes, un véritable casse-tête chimique

Dans un laboratoire de l’Institut des molécules et matériaux du Mans , une équipe de scientifiques  réalise des réactions entre plusieurs molécules, isole et purifie les produits formés, et progresse étape par étape selon une stratégie de synthèse soigneusement élaborée. Les chercheuses et chercheurs du projet Chaxatac se sont en effet lancés un défi : réussir la synthèse d’une molécule complexe, la chaxalactine B, dotée de propriétés antibactériennes, ainsi que ses dérivés. Il s’agirait d’une première ! 

Le désert d’Atacama à l’origine des chaxalactines

Pourtant, tout ne commence pas dans un laboratoire des Pays de la Loire, mais dans le désert d’Atacama, à l’extrême nord du Chili. Une équipe de chercheurs en bioprospection  y découvre, en 2011, des souches de Streptomyces, des bactéries filamenteuses capables de survivre dans des conditions extrêmes. À partir de l’une d’entre elles, ils ont pu isoler des molécules inédites, les chaxalactines.  « De nombreuses études prospectives sont faites dans les milieux marins ou extrêmes, et plus récemment dans les zones hyperarides, pour chercher des organismes vivants capables d’y survivre et de produire de nouvelles molécules biologiquement actives », explique Anne-Caroline Chany, chimiste organicienne et coordinatrice scientifique du projet Chaxatac, qui a comme axe de recherche principal la synthèse en laboratoire de ces molécules. Celles-ci intéressent tout particulièrement l’équipe en raison de leurs propriétés antimicrobiennes, et notamment de leur activité contre le staphylocoque doré. « Certains antibiotiques actuellement utilisés sont de moins en moins efficaces, continue la scientifique. En effet, les bactéries ciblées ont mis en place des mécanismes de défense qui leur permettent de contourner ces traitements. Il est donc indispensable de trouver de nouveaux composés actifs, et de parvenir à les synthétiser en grande quantité. »

La synthèse de ces molécules bioactives en laboratoire est ainsi essentielle pour, à terme, pouvoir produire de nouveaux antibiotiques efficaces. Mais si environ 60 % des médicaments actuellement sur le marché sont des dérivés de produits naturels, « les plantes ou les micro-organismes ne les produisent qu’en toute petite quantité ! On ne peut pas récolter des tonnes de plantes pour en extraire seulement quelques milligrammes de la molécule d’intérêt. Les chimistes doivent trouver une voie de synthèse efficace et rapide pour la produire en plus grande quantité », indique la chercheuse. Or, les produits naturels sont souvent des molécules avec des structures complexes : c’est le cas des chaxalactines. Leur synthèse peut donc demander des dizaines d’étapes, « un peu comme une recette de cuisine qui serait très complexe… Et qui, parfois, à la sortie du four, ne ressemble pas du tout à ce que l’on pensait faire ! plaisante-t-elle. Il arrive qu’au bout de six mois, il faille revoir toute sa stratégie de synthèse… Et tout recommencer. » D’ailleurs, si ladite stratégie peut fonctionner sur une petite quantité, elle peut se révéler inopérante à plus grande échelle. Il faut alors « adapter, modifier les conditions et la synthèse, pour avoir une production intéressante : on peut faire fonctionner la réaction avec 10 % de rendement, mais ce n’est pas efficace. »