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Le plus petit moteur du monde tourne à Tokyo

Une équipe franco-japonaise a domestiqué une enzyme cellulaire qui se comporte comme un «nanorotor»

«Voici le plus petit moteur du monde, il est tellement petit qu'on a dû lui attacher une longue protéine pour discerner sa rotation au microscope électronique», indique le jeune chercheur en présentant une vidéo sur laquelle on discerne de vagues bâtonnets blancs tourner sur un fond gris. La démonstration se passe dans les locaux du premier laboratoire franco-japonais, le Limms (1), installé depuis 1995 sur l'un des campus de l'université de Tokyo.


Consacré au départ au développement de microstructures sur silicium, ce laboratoire s'est depuis tourné vers le champ en pleine croissance des nanotechnologies, comme l'illustre la présentation du «plus petit moteur du monde». Il s'agit en fait d'un composé biologique extrêmement courant, l'ATPase F1, qui fonctionne comme un moteur rotatif. L'observation de ce nanomoteur remonte à 1997, par des équipes allemandes et japonaises.


En tournant sur elle-même, cette minuscule enzyme (seulement 12 nanomètres de diamètre) produit la molécule alimentant en énergie les cellules des êtres vivants, l'ATP (adénosine triphosphate). Exactement comme un moteur électrique, cette minuscule machine biologique peut fonctionner à la fois comme moteur et comme générateur : elle tourne lorsqu'on l'alimente en ATP, et produit de l'ATP quand on la fait tourner dans le bon sens. L'objet a connu un succès énorme dans le domaine des nanotechnologies grâce à sa petite taille et la facilité avec laquelle on peut contrôler sa rotation. Une équipe américaine de l'université de Cornell a même réussi à réaliser un nano-hélicoptère en dotant le moteur d'une minuscule hélice ! Même si les perspectives sont immenses, aucune application pratique n'a encore vu le jour.


De nombreuses équipes scientifiques se sont ainsi penchées sur le fonctionnement de ce nanomoteur depuis 1997, mais le plus souvent en l'alimentant en ATP pour la faire tourner comme un moteur. Partant de ce constat, une équipe mixte franco-japonaise du Limms s'est attachée à étudier le fonctionnement inverse de la machine, lorsqu'elle produit de l'ATP, ce qui correspond à sa fonction biologique réelle dans les cellules. Mais c'est autrement plus compliqué que de regarder la molécule tourner lorsqu'on lui donne de l'ATP. Les chercheurs du Limms ont en effet dû attacher de toutes petites structures aimantées sur le sommet du moteur, pour pouvoir le faire tourner artificiellement en le soumettant à un champ magnétique. Autre difficulté, mesurer les infimes quantité d'ATP produites par l'ATPase. Il a fallu faire appel à la récente création d'une autre équipe franco-japonaise du Limms, des nanorécipients contenant seulement un femtolitre (un millionnième de milliardième de litre). Cette première mondiale devrait permettre au chercheurs de mieux connaître le fonctionnement de cette enzyme très importante pour la biologie. Les résultats pourront autant servir pour la médecine que pour le développement de futures nanomachines.


(1) Limms : Laboratory for Integrated Micromechatronic Systems.

Tokyo : de notre envoyé spécial Cyrille Vanlerberghe
Source: http://www.lefigaro.fr/sciences/20031212.FIG0298.html