Des chimistes créent des nanomachines en les détruisant

«Tout acte de création, disait Picasso, est d'abord un acte de destruction.» Prenant ce concept au pied de la lettre, des chimistes de l’Université de Montréal ont découvert que le fait de mettre en pièces des nanomachines moléculaires essentielles à la vie permettait d'en créer de nouvelles qui fonctionnent encore mieux.

Leurs conclusions sont publiées aujourd'hui dans Nature Chemistry.

La vie sur Terre est possible grâce à des dizaines de milliers de nanomachines biologiques qui ont évolué au cours de millions d'années. Souvent constituées de protéines ou d'acides nucléiques, elles contiennent généralement des milliers d'atomes et font moins de 10 000 fois la taille d'un cheveu humain.

«Ces nanomachines – qui régissent toutes les activités moléculaires de notre corps et leurs problèmes de régulation ou de structure – sont à l'origine de la plupart des maladies humaines», rappelle Alexis Vallée-Bélisle, chercheur principal de l’étude et professeur de chimie à l'Université de Montréal.

En étudiant la façon dont ces nanomachines biologiques créées par mère Nature sont formées, le professeur Vallée-Bélisle, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en bio-ingénierie et bionanotechnologie, a remarqué que, si certaines sont constituées d'un seul composant ou d'une seule pièce – souvent un long biopolymère –, d'autres sont faites de plusieurs éléments qui se sont assemblés de façon spontanée.

«Comme la plupart de mes étudiants et étudiantes passent le plus clair de leur temps à concevoir des nanomachines en laboratoire, nous en sommes venus à nous demander s'il n'était pas plus avantageux de les fabriquer à l'aide d'un ou de plusieurs composants moléculaires capables de s’autoassembler», raconte le professeur.

Tout comme Picasso qui détruisait ses œuvres inachevées pour en créer d’autres ou comme les petites déchirures dans les muscles d’un athlète permettent de les renforcer et d’augmenter sa masse musculaire, les nanomachines ont aussi ce pouvoir d’évoluer positivement en étant partiellement détruites.

Contrairement aux objets de la vie courante tels que les téléphones cellulaires, les téléviseurs et les voitures, qui sont fabriqués en combinant des pièces à l'aide de vis, de boulons, de colle ou de soudures, «les nanomachines ont été conçues grâce à des milliers de forces intermoléculaires dynamiques faibles qui permettent à celles qui sont brisées de se réassembler de manière spontanée», précise Alexis Vallée-Bélisle.

En plus de fournir aux chercheurs en nanotechnologie une stratégie de conception simple pour mettre au point la prochaine génération de nanomachines, les résultats de l'équipe de l'UdeM permettent de mieux comprendre comment les nanomachines biologiques ont pu évoluer.

«Des biologistes ont découvert dans les années 2000 qu'environ 20 % des nanomachines biologiques ont possiblement évolué par la fragmentation de leurs gènes. Avec nos résultats, les biologistes disposent désormais d'une base rationnelle pour comprendre comment la fragmentation de ces protéines ancestrales a pu engendrer de nouvelles fonctionnalités moléculaires permettant à la vie de s’adapter sur Terre et de durer», s’enthousiasment les deux chercheurs et chimistes.