La majeure “ chimie du vivant ”

Dossier : ExpressionsMagazine N°570 Décembre 2001

La majeure en bref

Parmi les différents enseignements de l’année 3 du cursus (celle que démarre actuellement la promo 99), les élèves suivent deux majeures choisies dans un éventail présenté par les dix départements d’enseignement. Le département de biologie propose une majeure intitulée “ chimie du vivant ”.

Créée l’année dernière avec les X 98, cette majeure reflète l’accélération stupéfiante vécue en ce moment par les sciences de la vie. La jonction de plus en plus étroite de la biologie avec les autres disciplines est une conséquence de cette accélération.

Le volet biologie

C’est la “ physiopathologie moléculaire” qui est enseignée. Pour mieux comprendre ce dont il est question, il faut savoir que les progrès considérables de la génétique amènent aujourd’hui les biologistes à étudier le vivant à l’échelle de la molécule et des atomes composant ces molécules.

Bernard Meunier et Sylvain Blanquet, professeurs à l'Ecole polytechnique
Bernard Meunier, professeur de chimie, et Sylvain Blanquet, professeur de biologie.
© ÉCOLE POLYTECHNIQUE

Pourquoi ? “ Entre autres choses, parce que toutes les maladies (les pathologies) doivent trouver une explication au niveau moléculaire” répond Sylvain Blanquet, président du département de biologie. Progressivement, les chercheurs découvrent ainsi des moyens d’agir sur le vivant à un niveau extrêmement précis.

Des médicaments de mieux en mieux ciblés voient le jour. Ainsi, dans le traitement contre le sida, en partant de la cible, une protéase d’origine virale, les chercheurs ont mis au point des antiprotéases qui bloquent la maturation du VIH lors de son cycle réplicatif.

Ce travail à l’échelle de la molécule permet aussi d’affiner les remèdes, en limitant les effets secondaires des médicaments (l’idéal étant de les faire complètement disparaître).

Prenons un autre exemple. Pour lutter contre le paludisme et en particulier contre le moustique qui le transmet, l’anophèle, un insecticide très puissant, le DDT, a longtemps été utilisé sur des régions entières. L’inconvénient du DDT est de ne pas disparaître facilement : on le retrouve, avec ses effets dangereux sur les autres êtres vivants, dans les sols et dans l’eau. Par conséquent, si on veut mettre au point un meilleur insecticide, il est très souhaitable qu’il soit biodégradable.

Une stratégie possible consiste à préserver l’efficacité du DDT tout en se débarrassant de ses effets secondaires anti-écologiques. Cela revient à mener une action parfaitement ciblée sur la molécule concernée : toucher quelques atomes dans la molécule sans rien perdre de son activité biologique première.

Le volet informatique

L’informatique est indispensable pour exploiter les données avec lesquelles travaillent maintenant les biologistes, non seulement parce que les molécules présentes dans la nature sont innombrables, mais également parce que les chercheurs s’intéressent aussi aux molécules qui n’existent pas naturellement et dont la production pourrait trouver une utilité.

On sait par exemple que la morphine n’a apparemment rien de commun avec les molécules du corps humain qui atténuent spontanément la douleur. Pourtant elle soulage énormément. Il existe donc des molécules très inattendues qui peuvent rendre de précieux services. Pour enregistrer les caractéristiques des molécules naturelles comme celles des molécules artificielles, il est nécessaire de construire des banques de données. Le nombre de ces banques croît de manière exponentielle. Le volet informatique de la majeure de chimie du vivant familiarise les élèves avec les logiciels les mieux à même de mener des explorations rapides et précises dans ces banques de données.

Le volet chimie

On l’a dit : toutes les pathologies ont une cause moléculaire. Toutes ces causes n’ont pas été identifiées, bien sûr. Mais, à terme, elles devraient pouvoir l’être. Les perspectives sont donc immenses en pharmacologie humaine ou vétérinaire ainsi qu’en agronomie, mais aussi dans le domaine cosmétique ou dans ce qui concerne le traitement des bactéries (lessives) et de l’environnement microbien.

“L’industrie pharmacologique, explique Bernard Meunier, professeur de chimie, consacre actuellement entre 15 et 18 % de son chiffre d’affaires en recherche et développement. ”

Polytechnique encourage ses étudiants à entrer de plus en plus nombreux sur ce marché porteur. “ D’ailleurs, ajoute Sylvain Blanquet, la formation généraliste des X les prépare particulièrement bien à ce secteur pluridisciplinaire. ”

Le cours de chimie biologique et thérapeutique de la majeure complète ainsi le cours de physiologie moléculaire en apportant aux élèves la connaissance des procédés qui permettent d’agir sur la molécule avec précision.

Signalons que ces procédés ne permettent pas seulement de trouver des remèdes nouveaux ou de limiter des effets secondaires indésirables : ils permettent aussi de fournir des garanties très fiables sur les résultats (indication, toxicité), en ayant de moins en moins recours à l’expérimentation animale.

Lorsque le scientifique sait quelle macromolécule il touche et quelle autre macromolécule n’est pas touchée, l’empirisme recule. C’est un progrès à la fois sur le plan éthique (les expérimentations sur le vivant posent parfois des problèmes) et sur le plan financier (ces expérimentations coûtent cher).

Le volet physique

Les biologistes sont lancés aujourd’hui dans un inventaire exhaustif des différentes biomolécules existantes. Il reste à savoir comment ces éléments s’organisent pour assurer la “ vie ” au sein de la cellule. On espère que la physique des colloïdes et celle des polymères apporteront des éclairages originaux sur l’architecture de la cellule, sur ses mouvements, sa division, etc.

Par ailleurs, les médicaments, les herbicides, les insecticides, les pesticides doivent franchir des barrières physiques pour atteindre leur cible : avec des “ capsules ”, on peut programmer la route de tous ces produits dans l’organisme qui les reçoit. (Qui n’a pas entendu parler des fameux liposomes ?) Là encore de nombreux concepts physicochimiques sont opérationnels.

Pour toutes ces raisons, le département de biologie, lorsqu’il a conçu la majeure, a tenu à donner sa place à un enseignement de physique.

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