​Un objet est dit « chiral » lorsqu'il existe sous deux formes en miroir, impossibles à superposer. On nomme ces deux formes possibles D et L. Lorsqu'un matériau interagit différemment avec la lumière selon sa configuration chirale, on parle d'activité chiroptique.  Certaines molécules du vivant sont chirales. Par exemple nos protéines sont faites presque uniquement d'acides aminés de forme L, et notre ADN et les sucres presque tous de forme D.

Au contraire, dans la nature et en laboratoire, les minéraux ne le sont pas. Dans cette étude, les chercheurs se sont intéressés à la possible transmission de la chiralité d'un être vivant à un minéral.  

Une bactérie qui façonne les comportements des minéraux

Magnetospirillum gryphiswaldense (souche MSR-1) est une bactérie capable de fabriquer des cristaux de magnétite, un minéral composé d'oxyde de fer possédant des propriétés magnétiques. Ces cristaux, alignés en chaîne à l'intérieur de la bactérie, lui permettent de s'orienter selon le champ magnétique terrestre.La bactérie étant vivante, elle représente un environnement chiral.

Pour déterminer sa capacité à transmettre sa chiralité à ses cristaux, les chercheurs ont comparé trois échantillons avec deux techniques : le dichroïsme circulaire naturel (NCD), sensible à la chiralité, et le dichroïsme circulaire magnétique (MCD), sensible au magnétisme.

Leurs observations montrent que les cristaux de magnétite présentaient une activité chiroptique seulement à l'intérieur de la bactérie.

Microscopie électronique en transmission de Magnetospirillum gryphiswaldense. A) Bactérie sauvage, chaîne de magnétosomes contenant les cristaux de magnétite. B) Détail des cristaux, 37 nm en moyenne. C) Bactérie mutante, sans magnétosomes. Mendes et al., 2026, Nano Letters.

La rencontre entre la chiralité et le magnétisme

Dans cette étude, les chercheurs ont travaillé sur des cristaux de magnétite qui sont à la fois chiraux et magnétiques. Ce double caractère ouvre des perspectives, notamment en pharmacie. A  terme, il serait possible d'utiliser un champ magnétique pour orienter la fabrication d'une forme particulière d'une molécule plutôt que de l'autre.

Afin de restituer cette propriété aux cristaux de magnétite, les chercheurs ont collé sur les cristaux un acide aminé chiral, l'acide aspartique. Dans les deux configurations D et L, les cristaux retrouvent leur signal optique, mais en miroir. Cela laisse penser que, dans la bactérie, de petits acides aminés chiraux se fixent autour des cristaux et provoquent cette activité optique.

Pour la première fois, des chercheurs montrent qu'un environnement biologique peut rendre chirales des particules de magnétite, et que l'on peut reproduire cet effet hors de la cellule avec un acide aminé chiral.

Ces bactéries pourraient devenir des « biofabriques » de nanomatériaux à la fois magnétiques et chiraux, utiles en spintronique, en catalyse énantiosélective et en détection.​

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