Des chercheurs ont observé les vibrations d’une molécule de porphyrine telle que celles qui entrent dans la composition de l’hémoglobine. © allinonemovie, Pixabay License

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Chimie cellulaire : des chercheurs observent les vibrations d’une molécule biologique

ActualitéClassé sous :physique , microscopie , vibration moléculaire

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Un microscope optique capable de résoudre la matière jusqu'à l'échelle des atomes. C'est impossible. Pourtant des chercheurs sont parvenus à produire des images des vibrations d'une molécule biologique. Une incroyable première !

« Nous savons depuis longtemps que tous les processus dynamiques de la vie ont un lien avec les vibrations moléculaires », rappelle V. Ara Apkarian, chimiste à l'Université de Californie à Irvine (États-Unis). D'où l'importance des travaux qu'il a menés avec son équipe. « Les fréquences des modes de vibration nous étaient déjà accessibles par spectroscopie. Mais aujourd'hui pour la première fois, nous avons été en mesure d'observer des atomes individuels vibrant au sein d'une molécule. »

La molécule à laquelle les chercheurs se sont intéressés est une molécule de porphyrine contenant du cobalt. Les porphyrines entrent notamment dans la composition de l’hémoglobine et jouent donc un rôle important dans le métabolisme de la respiration. Pour étudier leur molécule, les chercheurs de l'université de Californie ont eu recours à la pointe en argent d'un microscope à effet tunnel. Ainsi qu'à un faisceau laser destiné à focaliser la lumière à la taille d'un atome unique.

Dans l’expérience menée par les chercheurs de l’Université de Californie, la lumière était focalisée à la taille d’un atome à la pointe argentée (Ag) d’un microscope à effet tunnel et, aidée par un faisceau laser, elle était utilisée pour visualiser le fonctionnement interne d’une molécule de porphyrine (CoTPP) gelée sur un substrat en cuivre (Cu-100). © CaSTL, Université de Californie

Mieux comprendre le fonctionnement des cellules

Pour éviter notamment l'agitation thermique due à l'usage de ce faisceau, l'expérience s'est déroulée sous vide et à la température extrêmement basse de 6 kelvins, soit -267,15 °C. L'échantillon a été congelé sur un substrat de cuivre. Et la pointe d'argent a pu se déplacer au-dessus de la molécule à une distance de seulement 2 angströms, soit 2.10-10 mètres, détectant ainsi des variations de fréquences en divers endroits de la molécule.

Les chercheurs espèrent pouvoir encore améliorer la résolution de leurs observations, mais ils estiment d'ores et déjà que « cette invention permettra de révolutionner notre compréhension des réactions chimiques et du fonctionnement des cellules. »

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