L’Univers est inondé de milliards de substances chimiques potentielles. Néanmoins, même avec une panoplie d’instruments high-tech, les scientifiques ont pu déterminer les structures chimiques d’à peine 1% de ces composés.
Des scientifiques du Département de l’Energie du Laboratoire National du Pacifique Nord-Ouest (PNNL) visent désormais l’autre 99%, créant de nouvelles méthodes pour en savoir plus sur cet immense océan de composés inconnus. Ces substances pourraient être la clé pour de nouvelles approches thérapeutiques, pour la lutte contre le changement climatique, ou encore révéler de nouvelles menaces chimiques ou biologiques.
L’initiative m/q : Décrypter l’inconnu
Leur travail s’inscrit dans le cadre d’une initiative connue sous le nom de m/q – une abréviation pour « masse sur charge« , une manière de mesurer les propriétés chimiques en spectrométrie de masse.
« En ce moment, nous pouvons prendre un échantillon de sol, qui, en fonction du type de sol, peut contenir des milliers de composés chimiques dans une simple cuillerée, » explique Thomas Metz, qui dirige l’initiative m/q. « Et nous ignorons la plupart d’entre eux en termes de structures chimiques. Nous n’avons tout simplement aucune idée de ce qui se cache là-dedans. »
Les scientifiques se fient généralement à des bibliothèques de référence contenant des informations sur des milliers de molécules pour identifier des substances. Or, cette méthode a ses limites, elle ne permet d’identifier que des molécules déjà découvertes auparavant, par exemple, par l’analyse de composés standard achetés chez des fournisseurs de produits chimiques.
La spectrométrie de masse
Les ions, ces molécules qui ont soit une charge positive soit une charge négative, sont plus faciles à contrôler et à détecter en utilisant la spectrométrie de masse.
Comme les personnes qui les étudient, les ions ont de nombreux traits distinctifs qui permettent de les différencier les uns des autres. Chez les ions, les caractéristiques d’identification comprennent la masse, la forme, la taille, la charge électrique, et la composition chimique.
Cette compréhension devrait aider les efforts de nombreux scientifiques du PNNL qui se concentrent sur la compréhension de l’effet des microbes sur le climat. Les microbes jouent un rôle clé dans la transformation d’éléments comme le carbone en d’autres formes qui sont importantes pour la planète.
Une nouvelle approche : la spectrométrie de mobilité des ions
Le deuxième instrument utilisé est connu sous le nom de SLIM : structures pour manipulations d’ions sans perte. SLIM, créé par le scientifique du PNNL Richard D. Smith et ses collègues, est un spectromètre de mobilité des ions qui mesure la taille et la charge électrique d’un ion.
L’expérience clé d’Hollerbach était de faire cohabiter ces deux instruments différents. Bien que la spectrométrie de masse standard et la spectrométrie de mobilité des ions analysent les ions, elles travaillent à des échelles de temps différentes.
« En réalité, les questions que nous posons sont très simples, » déclare Hollerbach. « Qu’est-ce que c’est, et combien y en a-t-il ? Mais les techniques que nous utilisons sont complexes.«
D’autres scientifiques de m/q travaillent sur des moyens supplémentaires d’identifier ou d’exploiter des molécules inconnues. Certains créent des moyens d’utiliser des données comme celles de l’expérience d’Hollerbach pour prédire automatiquement la structure d’un ion, afin que les fabricants de médicaments et d’autres scientifiques sachent exactement avec quoi ils travaillent.
Les résultats ont été publiés dans la revue Analytical Chemistry.
En synthèse
Le champ inexploré de l’univers chimique promet de nouvelles opportunités pour la recherche scientifique. L’initiative m/q met en lumière le potentiel des 99% de molécules encore inconnues, offrant de nouvelles perspectives pour la lutte contre les maladies, le changement climatique et la découverte de nouvelles menaces potentielles. Cependant, les techniques employées sont complexes et nécessitent une maîtrise minutieuse pour garantir des résultats fiables.
Pour une meilleure compréhension
- Qu’est-ce que l’initiative m/q ? L’initiative m/q est un projet scientifique visant à explorer et à comprendre les 99% de molécules inconnues dans l’univers chimique.
- Quelle est l’importance de la spectrométrie de masse ? La spectrométrie de masse est un outil crucial pour l’identification et la caractérisation des ions, permettant de mieux comprendre leur comportement et leurs propriétés chimiques.
- Qu’est-ce que SLIM ? SLIM est un spectromètre de mobilité des ions, un instrument scientifique utilisé pour mesurer la taille et la charge électrique des ions.
- Quel est l’impact de cette recherche sur le changement climatique ? Cette recherche pourrait aider à comprendre l’effet des microbes sur le climat et pourrait fournir de nouvelles approches pour lutter contre le changement climatique.
- Comment cette recherche peut-elle contribuer à la médecine ? La découverte de nouvelles molécules inconnues pourrait ouvrir la voie à de nouvelles approches thérapeutiques et à la découverte de nouvelles menaces potentielles pour la santé.
