CPGE, L1 à L3 Concepts et applications Chimie du et pour le vivant La chimie dans les processus du vivant
Aspect génétique des addictions [Mots-clés] nicotine, tabagisme, addiction Cet article transdisciplinaire dans lequel chimie, biologie et physiologie sont intimement mêlés est particulièrement intéressant pour mieux comprendre les facteurs prédisposant au tabagisme. En savoir plus
Maladie d’Alzheimer et cibles thérapeutiques : état de l’art [Mots-clés] maladie d’Alzheimer, diagnostic, thérapie, peptide amyloïde, protéine Thau Cet exposé pédagogique fait un point très documenté, mais néanmoins accessible à tous, sur les récentes avancées concernant la maladie d’Alzheimer qui est actuellement la principale cause de démence du sujet âgé, alors même que l’identification de la maladie est difficile. En savoir plus
La molécule et les maladies : les protéines infectieuses [Mots-clés] protéine infectieuse, maladie de Parkinson, maladie d’Alzheimer, neurodégenerescence, agrégat protéique Le déclin des fonctions du cerveau dans la plupart des maladies dégénératives est dû à l’agrégation de protéines. Les résultats des études sur la maladie de Parkinson montrent que les agrégats se propagent dans les neurones contribuant ainsi à la neurodégénérescence. En savoir plus
Vieillissement cérébral ou maladie dégénérative [Mots-clés] vieillissement cérébral, neurodégénérescence, neurone, maladie d’Alzheimer Le Professeur Agid, spécialiste de la maladie de Parkinson, montre qu’il est difficile de différencier le vieillissement normal et la neurodégénérescence sur le plan clinique, le plan neurophysiologique, histologique et biochimique. En savoir plus
Fonctionnement du système nerveux : imagerie et optogénétique [Mots-clés] imagerie, réseaux neuronaux, activité neuronale, boucle mécano-sensorielle Présentation d’une approche transdisciplinaire très récente de l’étude du système nerveux, associant l’optique et la génétique, pour identifier les réseaux neuronaux et comprendre leur fonctionnement. En savoir plus
Imagerie moléculaire de la synapse [Mots-clés] imagerie nanoscopique, TEP, neurone, synapse, récepteur, neuromédiateur, biosenseur, sonde optique, imagerie moléculaire, fluorescence Cet article résume l’état de l’art sur les nouvelles techniques d’imagerie par méthodes optiques et notamment la méthode nanoscopique de fluorescence à très haute résolution (prix Nobel de chimie 2014) qui a nécessité le développement de nouveaux biosenseurs. En savoir plus
La chimie du végétal et les nouveaux synthons accessibles par les biotechnologies [Mots-clés] biomasse, biotechnologies vertes et industrielles, durabilité, système, bioraffinerie Les origines végétales de la biomasse sont d’abord rappelées : lignocellulose, amidon, saccharose, oligosaccharides, lipides et protéines. Les enzymes sont le premier volet des biotechnologies : un tableau regroupe les principales enzymes mises en jeu lors des synthèses, par exemple la déacylation de la pénicilline. Des bioraffineries fermentaires sont proposées avec des nouvelles approches structurale et fonctionnelle sur des exemples particuliers. En savoir plus
Faut-il avoir peur du bisphénol A ? [Mots-clés] perturbateurs endocriniens, bisphénol A (BPA), récepteurs des estrogènes, épigénétique, effet des faibles doses, controverses Les auteurs posent des questions et fournissent des données biologiques et toxicologiques. Un glossaire facilite la lecture. En savoir plus
1:02:35 Activation biologique du dioxyde de carbone : comment font les enzymes ? [Mots-clés] réactions bioinspirées, enzymes, catalyseurs Mo, W, Fe, réduction de CO2, méthanisation du CO2 Il s’agit de la troisième conférence du cycle de cours dont le thème général est : Du dioxyde de carbone aux hydrocarbures : un renversement salutaire. Cette conférence dure une heure. En savoir plus
Drug design pour optimiser les molécules pharmacothérapeutiques [Mots-clés] biologie moléculaire, modélisation moléculaire, pharmacologie, chélates, maladie de Wilson, inhibiteurs de glycosidase La technique dite Structure Based Drug Design (SBDD) combine à la fois les progrès de la chimie, de la biologie moléculaire et cellulaire, de la pharmacologie et de la simulation numérique. Cette technique est illustrée ici par des exemples. En savoir plus
Chimie bio-inspirée : s’affranchir du platine dans les applications hydrogène [Mots-clés] pile à combustible, électrolyseur, complexe cobalt, production hydrogène, hydrogénases, conversion énergie solaire, chimie biomimétique L’objectif est ici de produire de l’hydrogène avec comme ressource le soleil et l’eau et en s’inspirant du monde du vivant pour catalyser les processus mis en jeu. En savoir plus
L’hydrolyse enzymatique de l’amidon et ses applications industrielles en 1833 [Mots-clés] catalyse enzymatique, enzyme, diastase, amidon, Raspail Ce rapport trace l’historique des connaissances sur l’amidon en 1833, de sa transformation en produits intermédiaires (ou dextrine) et sucre et des essais d’utilisation industrielle. Parallèlement les fabrications de la bière et de l’alcool de fécule faisaient l’objet de recherches dans lesquelles s’était illustré le manufacturier Dubrunfaut. Dumas décrit les expériences d’hydrolyse de l’amidon en présence d’orge germée, réalisées par Payen et Persoz, et leurs tentatives pour isoler, de l’orge germée et d’autres semences, le « principe actif » de la transformation, qu’ils nomment diastase. Devenue le nom générique des catalyseurs biochimiques, diastase est aujourd’hui remplacée par enzyme. En savoir plus
Chimie des processus biologiques : une introduction [Mots-clés] chimie bio-inspirée, chimie bio-inorganique, ions métalliques, chimie verte, toxicologie, biocatalyse, vectorisation des médicaments La science, la philosophie et l’humanisme sont intimement mêlés dans cet exposé où l’auteur montre à travers les relations entre la chimie et le vivant et le chimiste et le vivant que la vie dépend de la capacité des organismes vivants à utiliser efficacement le potentiel chimique de leur environnement. En savoir plus
Les nanotechnologies peuvent-elles contribuer à traiter des maladies sévères ? [Mots-clés] nanomédicaments, site d’action, activité thérapeutique, toxicité, nanovecteurs, enzymes, cellule cible La conception de nanotechnologies capables de transporter les médicaments dans l’organisme et de les libérer de manière spécifique au niveau du site d’action permet d’augmenter l’activité thérapeutique et de réduire la toxicité de nombreux médicaments. En savoir plus
La bioluminescence, une lumineuse invention de la nature [Mots-clés] vert luisant, luciole, GFP (Green Fluorescent Protein), photophore, photocyte Après un aperçu historique des observations et découvertes, l’article aborde comment et par quelles cellules sont générées et contrôlées les émissions lumineuses selon les organismes vivants considérés. En savoir plus
Pourquoi est-il si délicat d'introduire la thermodynamique en biochimie ? [Mots-clés] thermodynamique, monde vivant, entropie, enthalpie libre Le second principe de la thermodynamique indique que l’évolution d’un système isolé se fait vers un désordre toujours croissant. Or, dans le monde vivant, les êtres correspondent à une organisation – le contraire d’un désordre – spectaculaire. Cette situation conduit à récuser la validité du second principe lorsqu’il s’agit du vivant. Il s’agit là d’une erreur grossière mais délicate à redresser. L’article montre que, pour éviter les contresens, il faut déployer beaucoup de soin dans la rigueur des définitions des notions de base – système thermodynamique, équilibre, système isolé, réversibilité. Le contenu pédagogique de ce développement – exposé en termes simples – est extrêmement pertinent. En savoir plus
La toxicologie : une recherche de plus en plus multidisciplinaire et mécanistique, avec des retombées en biologie et en chimie [Mots-clés] corrélation structure-toxicité, toxicologie explicative, médicaments, médiateurs gazeux Les effets des molécules sur la santé peuvent être bénéfiques, comme c’est le cas des médicaments, ou nocifs, comme c’est le cas des produits toxiques. Les études faites avant diffusion des molécules observent et analysent le comportement au niveau moléculaire dans les organismes vivants. En termes très généraux, cet article fournit une introduction sur cette démarche scientifique. En savoir plus
Biocatalyse, bioconversion et biotechnologies blanches : des outils du vivant pour la chimie. [Mots-clés] biocatalyse, bioconversion, biotechnologie blanche, ingénierie métabolique, biologie synthétique, chimie durable L’impératif que l’activité humaine doit respecter les règles du développement durable est maintenant bien intégré. La chimie de l’avenir pourrait avoir à se passer de pétrole et de hautes consommations d’énergie. Elle peut espérer y parvenir en s’inspirant des mécanismes à l’œuvre dans le monde vivant. Cette démarche conduit à développer les biotechnologies qui copient les systèmes vivants pour mettre en œuvre des procédés chimiques aujourd’hui exploités à grands renforts d’énergie. L’article fait une revue des biotechnologies prometteuses, déjà exploitées ou envisagées. Elle introduit le lecteur dans les évolutions que la chimie ne manquera pas de prendre dans les décennies qui viennent. En savoir plus
Déjouer le terrorisme chimique : l'apport des nanotechnologies et des détecteurs de gaz toxiques [Mots-clés] capteur, toxiques de guerre, sarin, nanotechnologies, agents neurotoxiques, organophosphorés, sarin, photométrie de flamme, SM Les composés organophosphorés font partie des gaz de combat les plus utilisés. Le développement du terrorisme international stimule la mise au point de méthodes permettant de les détecter et de les caractériser. L’article décrit de façon simple les principes sur lesquels reposent trois types de détecteurs couramment utilisés, basés sur les propriétés spectroscopiques ; il décrit aussi les principes de nanodispositifs aujourd’hui à l’étude dans les laboratoires. En savoir plus
Chimie du et pour le vivant : objectif santé [Mots-clés] chimie du vivant, oxyde nitrique, métabolisation, toxicité, médicaments, cytochrome P450 La compréhension des mécanismes du vivant fait partie des axes majeurs de la recherche du domaine de la santé. Beaucoup a été fait, mais beaucoup reste à faire pour comprendre la chimie du vivant, c’est-à-dire l'ensemble des réactions qui interviennent dans le fonctionnement de nos cellules et de nos organes. De plus, se développe une chimie pour le vivant qui élabore de nouvelles méthodes et construit de nouveaux objets (molécules, matériaux) pour faciliter la compréhension du vivant, mais aussi pour intervenir dans certains de ses dysfonctionnements (médicaments, matériaux pour les prothèses, produits pour le diagnostic).
Cibler l'ADN : pour la compréhension du vivant [Mots-clés] brins ADN, information génétique, oligonucléotide, double triple hélices, modifications ADN Pour avancer dans la connaissance de l’ensemble de nos gènes, contenus dans la molécule d’ADN, une méthode consiste à cibler et à agir sur ces gènes pour qu’ils ne s’expriment pas normalement. Cette méthode peut être appliquée en thérapie génique et de façon plus générale dans les manipulations génétiques. Les chimistes recherchent les oligonucléotides capables de reconnaître sélectivement les séquences sur la double hélice de l’ADN et en déduisent différentes méthodes pour les modifier. Les nombreux exemples présentés montrent la richesse potentielle des applications notamment en biologie mais aussi pour des applications qui seront développées dans le futur. En savoir plus
La chimie thérapeutique : de la biologie chimique à la découverte de nouveaux médicaments [Mots-clés] cible thérapeutique, génétique chimique, criblage, screening, médicament intelligent, mylotarg La biologie chimique est un domaine de recherche qui a pour objectif de disséquer les processus biologiques dans les cellules et les organismes. La chimie thérapeutique a pour mission de découvrir des médicaments dont la plupart sont de petites molécules se liant à des protéines. Elles utilisent des techniques et des méthodes voisines qui sont expliquées sur des exemples, en particulier pour produire des outils thérapeutiques ou des candidats médicaments. Ces exemples montrent qu’il faut combiner les approches génétiques, biochimiques et chimiques pour élucider la fonction des protéines, identifier et valider les cibles thérapeutiques. En savoir plus
Le chocolat est-il bon pour la santé ? [Mots-clés] chocolat, antioxydant, polyphénols, flavonoïde, théobromine, caféine Voilà un panorama de ce que l’on sait aujourd’hui sur le chocolat et la santé. Ce n’est probablement pas suffisant pour en demander le remboursement par la Sécurité Sociale, mais un faisceau d’études scientifiques, chimiques, biochimiques, médicales, cliniques, pharmacologiques et épidémiologiques converge à travers le temps vers la reconnaissance du chocolat – ou plutôt du cacao – comme source de bienfait pour la nutrition et la santé… mais toujours à consommer avec modération. En savoir plus
Effets de l'exercice physique et de l'entraînement sur la neurochimie cérébrale : effets sur la performance et la santé mentale [Mots-clés] neurochimie cérébrale, neurogénèse cérébrale, performances sportives, modifications comportementales Les effets positifs et négatifs, quand l’effort est poussé trop loin, de l’exercice physique sur la santé sont présentés et expliqués à partir des relations entre l’ensemble des réactions biochimiques qui se produisent dans le corps humain et celles qui se produisent dans le cerveau (la neurochimie cérébrale). La compréhension des effets comportementaux nécessite une parfaite connaissance de cette chimie du vivant et la coopération entre chimistes, biologistes, neurophysiologistes et médecins. En savoir plus
6:39 Khôl toujours [Mots-clés] Khôl, Égypte, électrochimie moléculaire, maquillage, fard, laurionite, plomb, stress oxydatif L’étude des processus chimiques fournit les moyens d’expliquer pourquoi des traditions ont pu se perpétuer de génération en génération et permet d’émettre des hypothèses vraisemblables sur les raisons qui y ont conduit. Il y a au moins quarante-cinq siècles, en Égypte antique, une grande partie de la population utilisait un fard noir qui survit aujourd’hui à travers le khôl, bien que ce dernier n’en soit qu’une version limitée à la fonction décorative. En savoir plus
Optimisation des performances, complexité des systèmes et confrontation aux limites [Mots-clés] capacité adaptative, capacité phénotypique, évolution, contraction musculaire, ATP, calcium, sarcomère, Prigogine, chronobiologie, Mandelbrot Les conditions de la performance, son moteur, son énergie, ses rendements et ses bénéfices premiers et seconds, sont analysées sur quelques exemples afin de comprendre les raisons du dépassement, les fondements de l’optimisation et les métamorphoses de cette quête perpétuelle pour toute compétition. En savoir plus
Comprendre la physico-chimie par la plongée sous-marine. Comprendre la plongée sous-marine par la physico-chimie [Mots-clés] tension superficielle, pression, caoutchouc, loi des gaz parfaits, azote, dégazage, dissolution des gaz La réflexion présentée résulte de l’expérience de la plongée sous-marine d’un professeur chargé d’enseigner la thermodynamique et la physico-chimie des solutions au niveau universitaire. Elle a pour objectif de faire aimer ces deux matières, souvent perçues comme un cauchemar, en particulier aux jeunes, en montrant que leur utilisation est indispensable pour plonger en sécurité. On comprendra par exemple qu’il est indispensable que les plongeurs aient une bonne connaissance de la compressibilité des gaz, et que, pour éviter les accidents de décompression, c’est la thermodynamique qui va donner une réponse et venir au secours des plongeurs. Le texte est pédagogique, plein d’anecdotes historiques et bien illustré. En savoir plus
À la frontière de la chimie et de la biologie : biocatalyse et catalyse bio-inspirée [Mots-clés] interface chimie biologie, bioorganique, bio-inorganique, biocatalyse, catalyse bioinspirée, biosynthèse, ADN, protéine, photosynthèse, enzyme, ubiquinone Ce chapitre se place dans un domaine scientifique neuf qui promet des retombées tant vers le médicament que vers les applications industrielles (biotechnologies). Les études comparées des mécanismes de la désoxygénation à l’œuvre dans la synthèse naturelle de l’ADN, soit en milieu aérobie, soit en milieu anaérobie, conduisent à la mise en évidence du rôle de la « ribonucléotide réductase », protéine dont le centre actif (rôle du cluster fer-soufre) est analysé et le mécanisme de réaction radicalaire décrit. Une importante classe de protéines, les « radical-SAM », peut y être rattachée. Elles contiennent des centres actifs analogues à celui de la ribonucléotide réductase, mettent comme elle en œuvre l’activation radicalaire et interviennent dans une grande variété de fonctions biochimiques. En savoir plus
La chimie, un outil pour comprendre la nature [Mots-clés] chimie du vivant, enzymes, mécanismes réactionnels, terpènes Les unités isopréniques en C5 sont la base de composés intermédiaires du métabolisme des cellules vivantes qui conduisent à des molécules naturelles très importantes du monde animal, végétal et bactérien. La connaissance des voies métaboliques est une source de molécules à large potentiel d’applications. En savoir plus
La chimie au service du goût [Mots-clés] goût, santé, perception, aliment, récepteurs olfactifs, molécule odorante, coefficient de partage, modélisation perception de l'arôme Le goût des aliments et leur perception sont un moteur puissant de notre comportement alimentaire. Les scientifiques et les industriels cherchent à comprendre les mécanismes du goût pour améliorer la qualité de nos aliments. Passer de l’aliment à la perception du goût, c’est passer de l’aliment aux récepteurs olfactifs par une suite de phénomènes complexes qui sont ici clairement expliqués. En savoir plus