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© G. Montagne

Cet appareil dissocie les molécules et analyse leurs fragments pour, au final, reconstituer l'histoire de leur formation.

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Comment les quatre briques de l'ADN – l'adénine, la thymine, la cytosine et la guanine – se sont-elles formées ? Répondre à cette interrogation permettrait de remonter aux origines de la vie et de savoir comment tout a commencé. Pour cela, au laboratoire « Spectrométrie ionique et moléculaire »¹, à Villeurbanne, Serge Martin et ses collègues ont mis un point un appareil inédit, capable d'analyser finement la manière dont les molécules se cassent. L'intérêt ? « Afin de comprendre comment les bases de l'ADN se sont assemblées, une méthode dite “du processus inverse” consiste à étudier comment elles se fragmentent pour faire ensuite le raisonnement à l'envers et révéler les mécanismes de leur formation », explique Serge Martin.

Pour provoquer cette fragmentation, deux faisceaux – l'un d'ions se déplaçant à grande vitesse (10 km/s) et l'autre de molécules à étudier – sont pointés l'un sur l'autre. Contrairement aux méthodes classiques qui permettent d'analyser les dissociations de molécules, le nouvel appareil offre la maîtrise totale des énergies mises en jeu lors des collisions entre les ions et les molécules. Trois détecteurs mesurent en même temps la quantité d'énergie déployée, le nombre d'électrons et les fragments de molécules émis lors du choc. Autant de données qui permettent de décrire avec précision le processus, molécule par molécule.

Après avoir testé leur instrument sur une molécule de carbone en forme de ballon de football connue sous le nom de fullerène (C60), les chercheurs ont effectué quelques premières mesures sur les bases de l'ADN. Surprise ! « Beaucoup pensaient que l'adénine se fragmentait en émettant successivement des molécules HCN, précise Serge Martin. Or, nous avons observé qu'il existe une voie de fragmentation inconnue jusqu'ici où il peut y avoir émission de molécules H2C2N2… » Ces dernières, qu'on trouve un peu partout – notamment dans le milieu interstellaire, les micrométéorites… – sont donc des briques importantes dans la formation de l'adénine. D'autres mesures devraient bientôt permettre de préciser ces mécanismes de fragmentation… et par suite, donc, de remonter aux processus de formation de ces molécules qui composent l'ADN.

Ne mesurant que deux à trois mètres de haut et de large, l'appareil développé par les physiciens de Villeurbanne constitue une véritable alternative aux grands équipements du genre synchrotron capables, eux aussi, de maîtriser la fragmentation des molécules, mais dont l'utilisation s'avère beaucoup moins simple.

Kheira Bettayeb