Machines et moteurs moléculaires : de la biologie au molécules de synthèse.
De nombreux processus biologiques essentiels font intervenir des moteurs moléculaires
(naturels). Ces moteurs sont constitués de protéines dont la mise en mouvement, le plus
souvent déclenchée par l'hydrolyse d'ATP (le "fioul" biologique), correspond à une fonction
précise et importante. Parmi les exemples les plus spectaculaires, nous pouvons citer
l'ATPsynthase, véritable moteur rotatif responsable de la fabrication de l'ATP. Pour le
chimiste de synthèse, l'élaboration de molécules totalement artificielles, dont le
comportement rappelle celui des systèmes biologiques, est un défi formidable. L'élaboration
de "machines" et "moteurs" moléculaires de synthèse représente un domaine particulièrement
actif, qui a vu le jour il y a environ une douzaine d'années. Ces machines sont des objets
nanométriques pour lesquels il est possible de mettre en mouvement une partie du composé ou
de l'assemblée moléculaire considérée, par l'intervention d'un signal envoyé de l'extérieur,
alors que d'autres parties sont immobiles. Si une source d'énergie alimente le système de
manière continue, et qu'un mouvement périodique en résulte, l'assemblée moléculaire en
mouvement pourra être considérée comme un "moteur". D'ores et déjà, certaines équipes de
chimiste ont pu fabriquer des moteurs rotatifs minuscules, des moteurs linéaires mis en
mouvement par un signal électronique ou des "muscles" moléculaires de synthèse, capables de
se contracter ou de s'allonger sous l'action d'un stimulus externe. Quelques exemples
représentatifs seront discutés lors de l'exposé. Un certain nombre de questions ayant trait
aux applications potentielles du domaine de "nanomécanique moléculaire" seront abordées : -
"ordinateurs moléculaires", pour lesquels certains chercheurs fondent de grands espoirs,
stockage et traitement de l'information au niveau moléculaire, - robots microscopiques,
capables de remplir une grande variété de fonctions allant de la médecine à la vie de tous
les jours, - transport sélectif de molécules ou d'ions à travers des membranes.
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