Des scientifiques confirment l’existence d’une molécule longtemps supposée se former lors de l’oxydation

Une confirmation qui redéfinit des décennies de science

C’est une observation qui pourrait bien réécrire des chapitres entiers de la chimie. Dans la revue Science Advances, une équipe de scientifiques suédois et américains vient d’annoncer avoir directement observé, pour la toute première fois, une molécule dont l’existence n’était que théorique. Ce composé éphémère a pourtant servi de base à des décennies de réflexion dans des domaines aussi variés que la chimie atmosphérique, la recherche sur la combustion ou encore les sciences biomédicales.

La découverte est le fruit d’une collaboration entre des chercheurs du KTH Royal Institute of Technology de Stockholm, en Suède, et de Kinetic Chemistry Research à Mountain View, en Californie. Ils confirment l’existence des tétroxydes, des molécules riches en oxygène longtemps théorisées. Leurs travaux ouvrent des perspectives nouvelles dans de nombreuses disciplines, de la biochimie à la médecine, en passant par la chimie de la combustion.

Le « boson de Higgs » de la chimie de l’oxydation

Pour saisir l’importance de cette avancée, les mots de Barbara Nozière, professeure de chimie physique au KTH, sont éclairants. « Ce composé est l’équivalent du boson de Higgs pour la chimie de l’oxydation », explique-t-elle. « Son existence était supposée depuis des décennies, mais personne ne l’avait jamais vu. » Cette comparaison illustre à quel point la molécule était une pièce manquante fondamentale dans le puzzle scientifique.

Les tétroxydes ont été théorisés pour la première fois dans les années 1950. Les scientifiques prédisaient leur apparition fugace lorsque deux radicaux organiques réagissent ensemble. Cette réaction, connue sous le nom de mécanisme de Russell, crée une molécule possédant quatre atomes d’oxygène alignés. Bien qu’ils disparaissent presque instantanément, ces tétroxydes jouent un rôle clé dans tous les processus où des composés organiques (ou glucides) sont « brûlés » au contact de l’air.

Ce phénomène se produit dans des contextes très divers : dans les incendies, la flamme d’une bougie, les moteurs de voiture, mais aussi à basses températures dans l’atmosphère terrestre et même à l’intérieur des organismes vivants.

Une preuve enfin tangible et une découverte surprenante

Jusqu’à présent, les preuves de l’existence des tétroxydes restaient indirectes, souvent contradictoires, ou ne provenaient que d’expériences menées dans des conditions de laboratoire extrêmes et très froides. Pour surmonter cet obstacle, l’équipe de chercheurs a mis au point une technique de spectrométrie de masse unique, spécialement affinée pour pouvoir détecter des molécules très instables sans les détruire au cours du processus.

Cette méthode a non seulement confirmé la présence des tétroxydes, mais elle a aussi révélé une surprise de taille. Contrairement à ce que suggéraient les études antérieures, ces molécules sont relativement stables dans l’air. « L’étude confirme que les tétroxydes peuvent exister à température ambiante, dans l’air, sans nécessiter les conditions extrêmement froides utilisées dans les expériences précédentes », précise Barbara Nozière.

Des conséquences directes pour notre atmosphère

Le fait que les tétroxydes puissent exister à l’air libre et à l’intérieur des organismes vivants change radicalement la donne. Cela signifie qu’ils peuvent emprunter des voies de réaction inattendues et donner naissance à des produits d’oxydation qui n’avaient pas été envisagés. Un nouveau champ d’étude s’ouvre pour comprendre ces mécanismes jusqu’ici inconnus.

Les implications pour la chimie atmosphérique sont potentiellement considérables. Cette découverte pourrait par exemple influencer notre compréhension de la durée de vie des polluants, comme les solvants de peinture ou les fumées, dans l’atmosphère. Elle pourrait également jouer un rôle dans la création d’autres composés aéroportés ou même dans la formation de particules d’aérosol.

Les scientifiques ont par ailleurs pu mesurer la durée de vie de ces molécules, estimée entre 0,2 et 200 millisecondes. Cette donnée est précieuse : elle aide à comprendre la vitesse de certaines réactions et les autres produits chimiques qu’elles peuvent générer.

De nouvelles pistes pour la recherche médicale

Au-delà de l’atmosphère et de la combustion, ces travaux ont des répercussions significatives pour la science médicale. La confirmation de l’existence et de la stabilité relative des tétroxydes offre un nouvel éclairage sur des phénomènes biologiques fondamentaux.

Plusieurs domaines de recherche sont concernés, notamment l’étude du stress oxydatif, un processus impliqué dans le vieillissement et de nombreuses maladies. Les thérapies contre le cancer sont également visées. En effet, le mécanisme de Russell, celui-là même qui crée les tétroxydes, est déjà une piste explorée aujourd’hui dans de nouvelles approches thérapeutiques. La validation de son maillon central vient donc consolider ces recherches prometteuses.

Selon la source : phys.org