Le prix Nobel de chimie récompense la cryo-microscopie électronique

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COMIT NOBEL
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SCIENCE - Le prix Nobel de chimie 2017 a été attribué à Jacques Dubochet, Joachim Frank et Richard Henderson, pour leurs travaux sur le développement de la cryo-microscopie électronique, a annoncé le comité Nobel ce mercredi 4 octobre.

Cette technique permet de générer des images en 3D des différentes molécules composant nos cellules et celles de tous les êtres vivants, selon le communiqué de l'Académie royale des sciences de Suède.

Grâce à la cryo-microscopie, on a ainsi pu observer de nombreuses protéines, comme celles qui gouvernent les rythmes circadiens (oui, la fameuse horloge biologique récompensée par le prix Nobel de médecine 2017) ou encore le virus Zika.

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A gauche, une des protéines qui gouverne le rythme circadien, à droite, le virus Zika. Au centre, une sorte de molécule-capteur qui nous permet d'entendre en analysant le changement de pression dans l'air ambiant

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La quête du microscope à électron

Mais pour arriver à ce résultat, il a fallu des années d'efforts et trois découvertes fondamentales. La première est attribuée à Richard Henderson. Pendant plusieurs décennies, il a cherché à perfectionner les tout récents microscopes à électrons.

Ceux-ci marchent comme les outils plus classiques que vous avez tous utilisé en cours de chimie. Mais au lieu de fonctionner à la lumière, ils projettent des électrons sur l'élément à grossir. Ces minuscules particules ont une longueur d'onde bien plus courte que la lumière, ce qui permet théoriquement de grossir bien plus une cible, jusqu'à voir même ses atomes.

Mais le microscope à électron posait de gros soucis: le flux d'électron brûle carrément les molécules organiques. Sans compter que tout cela doit avoir lieu dans le vide, ce que ne supportent en général pas les protéines.

Enfin, il fallait que les microstructures observées soient immobiles et toutes bien droites pour pouvoir les observer. Richard Henderson réussit à représenter ainsi en 3D une molécule bien particulière. Mais le chercheur et son équipe n'avaient pas encore trouvé la formule parfaite.

Trois découvertes plutôt qu'une

Il a fallu deux autres découvertes pour que la cryo-microscopie devienne une vraie révolution capable d'observer toute molécule ou presque. La première, celle de Joachim Frank, a permis d'obtenir des images 3D de molécules même si celles-ci n'étaient pas toutes alignées dans le bon sens.

La deuxième, l'oeuvre de Jacques Dubochet, a permis de "geler" les molécules pour que celles-ci ne bougent pas et ne soient pas détériorées par les conditions bien particulières du microscope électronique. Il faut d'ailleurs plutôt parler de vitrification, le fait de refroidir quelque chose à très basse température (-196°C) le plus vite possible.

C'est grâce au concours de ces trois techniques que les chercheurs peuvent maintenant analyser en précision tant de molécules. Si cette découverte date du début des années 90, le processus s'est nettement amélioré depuis. Dans le schéma ci-dessous, la partie gauche montre la résolution obtenue avant 2013. Celle de droite la résolution actuelle, maintenant qu'un nouveau type de microscope a électron a vu le jour.

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Les lauréats du prix Nobel de chimie succèdent au Français Jean-Pierre Sauvage, au Britannique J. Fraser Stoddart, et au Néerlandais Bernard L. Feringa, récompensés en 2016 pour leurs travaux sur la synthèse de machines moléculaires.

Lundi, le prix Nobel de médecine a été attribué à Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash et Michael W. Young pour la découverte de l'origine génétique de l'horloge biologique. Le lendemain, ce sont Raider Weiss, Barry C. Barish et Kip S. Thorne qui ont été récompensés par le prix Nobel de physique pour la première observation des ondes gravitationnelles.

Après la médecine, la physique et la chimie, viendront ensuite le prix Nobel de littérature (5 octobre), de la paix (6 octobre) puis de l'économie (9 octobre).

Plus d'informations dans quelques minutes...

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