Qu'est ce qu'un énantiomère ?

 

 

               On appelle énantiomères deux molécules images l’une de l’autre dans un miroir plan. Celles-ci sont dites chirales car elles ne sont pas superposables. Un objet est chiral s’il n’est pas superposable à son image dans un miroir plan. Par exemple, les mains et les pieds sont chiraux tout comme l’ensemble du corps humain. Une molécule est achirale dans le cas contraire.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                 Pour différencier un couple d’énantiomères, on leur attribue à chacun une lettre. Ces lettres sont données en fonction de leurs substituants (groupes d’atomes entourant l’atome de carbone central). On nomme les énantiomères R ou S. On les différencie selon le sens de rotation pour aller du substituants au plus grand numéro atomique vers celui dont le numéro atomique est le plus faible.

 

 

 

 

 

 

 

 

                 Dans ces représentations, l’atome 1 a le numéro atomique le plus élevé et l’atome 3 celui le plus faible.

 

 

 

 

 

 

 

Pour cette molécule, l’atome Oxygène (Z=8) a un numéro atomique supérieur au groupe Phényle qui comprend 6 atomes Carbone (Z=6). Ce dernier a six fois plus d’atomes carbones que le 3ème élément d’où la différenciation R. On effectue une rotation dans le sens des aiguilles d’une montre de l’atome 1 (O) vers l’atome 3 (C).

 

                 Ces noms peuvent être remplacés par le préfixe D (qui correspond à l’énantiomère R) et L (pour l’énantiomère S).

 

•  L’importance de la chiralité dans la nature :

 

        Dans la nature, deux énantiomères ont des propriétés chimiques différentes. En effet, les différences de configuration entraînent des comportements différents. Par exemple la molécule de carvone a deux énantiomères d’odeur différente. L’énantiomère S sent le cumin alors que le R sent la menthe fraîche.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         Ces différents comportements chimiques s’expliquent par l’organisation spatiale différente des énantiomère. En effet, les récepteurs diffèrent selon la configuration des énantiomères.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         Ci-dessus, le récepteur de gauche est adapté à l’un des énantiomère mais pas à l’autre.

 

          Les propriétés biologiques d’une molécule désignent ses interactions avec les molécules biologiques telles que les protéines qui sont des récepteurs.

 

          Les récepteurs sont des protéines, généralement situés à la surface des cellules, capables de fixer une molécule informative (hormones...) et de convertir ce message extracellulaire en signal intracellulaire, entraînant une réponse de la part de la cellule. Les récepteurs sont capables de transmettre les propriétés d’une seule molécule. La représentation spatiale de la molécule en question est donc importante. Les propriétés biologiques s’expliquent à partir des propriétés chimiques des molécules chirales. On parle de reconnaissance chirale. La reconnaissance d’un énantiomère par un récepteur se fait grâce un agencement spatial particulier.

 

          Lors de la reconnaissance entre une molécule et ses sites récepteurs, la réponse physiologique peut être différente selon l’énantiomère appliqué. Les odeurs de la molécule de carvone sont ainsi différentes selon l’énantiomère qui interagit avec le site récepteur.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          L’arrangement spatial des molécules est à l’origine des réponses différentes des molécules.

 

          Lorsque l’un des deux énantiomères est toxique, la séparation des énantiomères est obligatoire pour garder seulement l’énantiomère actif non toxique, grâce à la mise en œuvre du dédoublement du mélange racémique. Un mélange racémique est un mélange équimolaire (de même quantité de matière) d’un couple d’énantiomère.

 

           Les énantiomères ont une grande importance dans la chimie thérapeutique dans la mesure où ils peuvent avoir des réactions différentes sur les récepteurs de nos cellules humaines.

 

Qu’est-ce qu’un mélange racémique ?

Un mélange racémique est un mélange équimolaire (même quantité de matière) de deux énantiomères d’une molécule chirale. Il contient donc  50% de l'énantiomère S et 50% de l'énantiomère R.

 

Qu’est-ce qu’un énantiopur?

C’est un composé qui ne contient qu’un seul énantiomère d’une molécule chirale.

 

 

L’utilisation dans les médicaments

 

           De nombreux médicaments sont commercialisés sous forme racémique. En effet, un mélange racémique  est plus actif que chacun des énantiomères. Parmi les médicaments commercialisés sous forme racémique, certains d’entre eux ont été remis sur le marché sous forme d’énantiopurs ces dernières années. C’est le cas par exemple du médicament antidépresseur citalopram (sous forme racémique) remis sur le marché sous forme énantiopure nommée l’escitalopram qui est l’énantiomère S du citalopram. On peut expliquer cela car un mélange racémique contient les deux énantiomères en quantités de matière égales et l’action des molécules sur la santé se fait par l’intermédiaire des récepteurs. Ainsi dans un mélange racémique les deux énantiomères ont chacun un récepteur différent spécifique à chaque énantiomère. Si l'un des récepteurs ne doit pas être activé la présence de l'énantiomère correspondant au récepteur est  donc problématique. L’utilisation d’un énantiopur est donc indispensable si l’autre énantiomère influence défavorablement les effets thérapeutiques censés être apportés par le mélange racémique. Cela arrive fréquemment lorsque l’autre énantiomère n’a aucune ou très peu d’efficacité thérapeutique, mais qu’il est toxique dans le mélange ou lors d’interactions médicamenteuses. Deux exemples peuvent l’illustrer : la L-Dopa et La D-Dopa. En effet la D-dopa est biologiquement inactive mais est plus toxique que la L-dopa. La L-dopa seule avec laquelle on peut créer un énantiopur, est alors plus efficace et moins toxique que le mélange racémique D,L-dopa.

 

 

 Séparation d’un mélange racémique.

 

        On appelle Dédoublement ou résolution racémique la séparation des deux énantiomères d’’un mélange. Il en résulte alors deux mélanges énantiopurs. La  séparation des énantiomères d’un mélange racémique est utile dans le cas où l’un des deux énantiomères a une influence néfaste sur la santé (comme nous l’avons vu  précédemment). Pour effectuer une résolution racémique il existe plusieurs méthodes.  Avec une première méthode, on peut modifier des réactifs naturels qui sont déjà énantiopurs (ils ne comportent qu’un seul énantiomère) tout en préservant leur chiralité. Pour séparer deux énantiomères on peut également utiliser des catalyseurs chiraux soit naturels tels que les enzymes, soit artificiels qui permettent de diriger la synthèse chimique vers l’un des deux énantiomères. Rappelons qu’en chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des produits, ni des réactifs et n'apparaît donc pas dans l'équation-bilan de cette réaction. Une autre méthode utilise des phénomènes physiques tels que la lumière polarisée ou des champs magnétiques pour favoriser la formation d’un énantiomère. Cette méthode très complexe et peut productive est moins utilisée. Plus généralement, on sépare des énantiomères en cours ou fin de synthèse grâce à la formation d’intermédiaires diastéréoisomériques : c'est-à-dire que l’on transforme le mélange racémique en un mélange de diastéréoisomères (ce sont des molécules de même formule semi-développée, non superposables l’une de l’autre dans un miroir plan). Les diastéréoisomères n'ont pas les mêmes propriétés physiques et sont donc beaucoup plus faciles à séparer.