Chiralité dans la nature

Avez-vous déjà remarqué les motifs sur la coquille d’un escargot de jardin ? Selon toute probabilité, la coquille sera enroulée vers la droite. En fait, à Londres, lorsqu’un escargot enroulé vers la gauche a été découvert, il était si rare qu’une campagne mondiale a été lancée pour lui trouver un partenaire enroulé vers la gauche.

En effet, presque tous les escargots du monde ont des coquilles enroulées vers la droite, une conséquence de la chiralité intrinsèque de leurs gènes.

Comme les escargots, la plupart des produits naturels et des biomolécules sont chiraux. Par exemple, tous les acides aminés présents dans notre corps existent sous forme d’énantiomères uniques, à l’exception du seul acide aminé achiral, la glycine.

Les acides aminés sont les éléments constitutifs des protéines ; en tant que tel, la chiralité des acides aminés a des conséquences importantes sur la symétrie et la fonction de toutes les protéines et enzymes naturelles.

Prenons le cas de la chymotrypsine, une enzyme digestive présente dans les intestins de nombreux animaux. La chymotrypsine humaine, avec 268 acides aminés dans la séquence, a 268 centres chiraux.

Si chacun de ces acides aminés pouvait exister sous l’une ou l’autre de ses deux formes énantiomériques, la chymotrypsine humaine aurait 2²⁶⁸ configurations possibles. Heureusement, les acides aminés existent sous forme d’énantiomères uniques dans notre corps et, par conséquent, la chymotrypsine n’est présente que dans une seule configuration chirale.

En raison de la chiralité de leur structure, la plupart des enzymes telles que la chymotrypsine réagissent spécifiquement avec un seul des deux énantiomères d’une molécule. Cette énantiosélectivité se produit lorsqu’un seul des énantiomères peut s’insérer dans le site de liaison de l’enzyme, analogue à un mécanisme de serrure et de clé.

En conséquence, les énantiomères d’une molécule médicamenteuse peuvent invoquer différentes réponses biologiques dans le corps. Par exemple, alors que l’énantiomère S du naproxène a des propriétés anti-inflammatoires, l’énantiomère R du naproxène est une toxine hépatique. Ainsi, le naproxène est vendu sous forme d’énantiomère unique.

Certains médicaments, tels que l’ibuprofène, sont vendus sous forme de mélanges racémiques. Ici, alors que l’énantiomère S est l’agent actif, l’énantiomère R est inactif et inoffensif.