Pour développer des médicaments, il faut tenir compte du fait que de nombreuses molécules du vivant sont chirales, ce qui signifie que chacune d'elles et son image dans un miroir (énantiomères) ne sont pas identiques. Or, les biomolécules n'existent que sous une seule de ces deux formes chez les êtres vivants. Il faut donc qu'un médicament ciblant une biomolécule interagisse de manière sélective avec l'énantiomère biologique et avec lui seul.
Par ailleurs, les procédés de chimie verte et durable sont désormais privilégiés pour la synthèse de principes actifs. Dans ce contexte, il est intéressant de recourir à des enzymes artificielles bio-inspirées pour catalyser les réactions chimiques. Ainsi, par exemple, il est possible d'introduire un complexe inorganique mimant le site actif de l'enzyme naturelle, à l'intérieur d'une protéine, celle-ci assurant la stabilité et la sélectivité du biocatalyseur.
Des chercheurs de l'Irig, en collaboration avec le Département de chimie moléculaire (CNRS-Université Grenoble Alpes), développent de telles enzymes artificielles, capables de catalyser efficacement des oxydations. Plus précisément, ils étudient des enzymes formées à partir de complexes métalliques (cobalt, fer, manganèse ou ruthénium) et de la protéine NikA, qui transporte le nickel chez la bactérie E. coli. Ces enzymes catalysent des réactions d'oxydation d'alcènes (CnH2n) ou de thioéthers (R-S-R') mais sont peu sélectives vis-à-vis des énantiomères.
Booster la sélectivité vis-à-vis des énantiomères
Pour y remédier, les chimistes ont remplacé la protéine NikA par un oligonucléotide riche en guanines (G-quadruplexe ou G-4) qui possède un polymorphisme de repliement important et l'ont associé à un complexe contenant du cuivre. Or les G-4s adoptent des topologies différentes suivant les conditions de la réaction et leur énantiosélectivité varie. Les scientifiques ont donc cherché à contraindre un G-4 dans une topologie unique : ils y sont parvenus en le fixant sur un décapeptide.
Cette enzyme a conduit à l'oxydation de dérivés du thioanisole (CH₃SC₆H₅) avec un excès énantiomérique allant jusqu'à 73 %, en présence d'eau oxygénée (oxydant).