C'est une première à l'échelle du micromètre¹. Des chercheurs du groupe « Colloïdes et matériaux divisés », au laboratoire « Liquides ioniques et interfaces chargées » (LI2C)², à Paris, et leurs collègues new-yorkais du Center for Soft Matter Research ont obtenu la formation spontanée d'une structure en double hélice qui fait étrangement penser à celle de l'ADN. Il s'agit d'un assemblage de colloïdes, de minuscules billes de silice qui se sont organisées d'elles-mêmes en double hélice. L'objectif premier des chimistes ? Mieux comprendre pourquoi ces objets dits chiraux, c'est-à-dire qui n'existent que sous deux formes miroirs l'une de l'autre, à l'image de nos mains, sont si abondants dans la nature.
Grâce aux colloïdes, mélange homogène de liquide et de petites particules en suspension, il est en effet possible de mimer le comportement collectif des atomes. Et donc de tenter de savoir pourquoi ces derniers s'assemblent de façon dissymétrique et forment si souvent des molécules chirales. « La nature l'a inventé mais recréer cet assemblage à une échelle mille fois plus grande, par des méthodes simples et efficaces, s'est révélé très compliqué », avoue Jérôme Bibette, directeur du groupe « Colloïdes et matériaux divisés ».
Et il a fallu des années de recherches à nos scientifiques pour réussir à obtenir une double hélice colloïdale, et chirale par définition, puisque les hélices peuvent tourner vers la droite ou vers la gauche. La recette ? Des particules de silice de 1 et 2 micromètres collées deux à deux. Sous l'effet d'un champ magnétique, ces doublets dissymétriques s'assemblent en quelques minutes pour former une double hélice. « Pour que des doublets ne s'empilent pas n'importe comment mais en spirale, le rapport entre la taille des deux sphères doit être compris entre deux et trois », commente Jérôme Bibette. Des règles de construction finalement très simples qui expliqueraient pourquoi les formes hélicoïdales sont si abondantes dans la nature, chez les protéines par exemple.
Les chercheurs ne comptent pas s'arrêter en si bon chemin. Prochaine étape : disposer de doubles hélices plus longues et capables de s'auto-assembler plus rapidement afin d'en étudier les propriétés. Car ces objets créés pour comprendre la nature pourraient avoir d'autres applications. « Des molécules chirales en forme d'hélice pourraient se mettre à tourner ou nager sous l'effet de la lumière par exemple, imagine déjà Jérôme Bibette. C'est à vérifier, bien sûr, mais ce type de structure laisse envisager des matériaux très évolués. »

Laurianne Geffroy