04 mai 2017

La mise au point de catalyseurs qui fonctionnent dans l’eau ouvre la porte à une chimie plus verte


Image tirée de la vidéo de la Royal Society of Chemistry

Des chercheurs de l'Université Laval ont mis au point des catalyseurs qui, s'inspirant des enzymes présentes dans les cellules vivantes, parviennent à fonctionner efficacement dans l'eau. Cette découverte, dont les détails sont publiés aujourd'hui dans la revue Chemical Communications, laisse entrevoir la possibilité de réduire de façon substantielle le recours aux solvants organiques toxiques et non recyclables dans une foule de réactions chimiques, notamment lors de la synthèse de médicaments.

La très grande majorité des composés synthétisés par l'industrie chimique résulte de réactions qui font appel à des solvants organiques, rappelle Normand Voyer, professeur à la Faculté des sciences et de génie de l'Université Laval et responsable de l'étude. Ces produits sont toxiques et difficilement réutilisables, mais l'industrie y a recours parce que très peu de réactions se déroulent efficacement dans l'eau. «Pourtant, toutes les réactions cellulaires ont lieu en milieu aqueux, sans solvants organiques, fait valoir le chimiste. C'est ce qui nous a donné l'idée de développer un procédé biomimétique qui s'inspire des enzymes, les catalyseurs naturels retrouvés dans les cellules.»
La solution à laquelle sont arrivés les chercheurs repose sur des polypeptides, de courtes chaînes d'un même acide aminé qui, en raison de leur caractère hydrophobe, catalysent des réactions impliquant des composés qui sont insolubles dans l'eau. «Le catalyseur le plus efficace que nous ayons testé jusqu'à maintenant est la poly-L-leucine, explique le professeur Voyer. Nos travaux ont permis de déterminer les conditions qu'il faut réunir pour que son efficacité soit optimale dans une réaction classique très utilisée dans l'industrie chimique, la réaction d'époxydation. Nous avons obtenu des rendements dépassant 95 %, ce qui se compare avantageusement à ceux obtenus avec des solvants organiques.»

Le recours à de tels polypeptides pourrait être avantageux tant sur le plan de l'écologie que de l'économie puisque ces catalyseurs sont peu coûteux, ne génèrent pas de déchets toxiques et sont réutilisables. " Nous tentons maintenant de démontrer que cette avenue est applicable pour d'autres procédés chimiques d'importance utilisés par l'industrie pharmaceutique, agrochimique ou alimentaire ", conclut le chercheur.

Outre Normand Voyer, les signataires de l'étude parue dans Chemical Communications sont Christopher Bérubé et Xavier Barbeau, étudiants au doctorat au Département de chimie ainsi que Patrick Lagüe, professeur au Département de biochimie, de microbiologie et de bio-informatique. Tous les coauteurs sont membres de PROTÉO, regroupement québécois de recherche sur la fonction, l'ingénierie et les applications des protéines.

Nous vous invitons à lire l'article «Biomimétisme chimique» publié dans Le Fil.

 

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Renseignements :

Normand Voyer
Faculté des sciences et de génie
Université Laval
418 656-3613
Normand.Voyer@chm.ulaval.ca

Source :

Jean-François Huppé
Relations médias
Université Laval
418 656-7785
jean-francois.huppe@dc.ulaval.ca