CNRS Chimie accueille Viresh Rawal en tant qu'Ambassadeur CNRS des sciences chimiques

Des efforts considérables sont consacrés à la synthèse totale de produits naturels bioactifs complexes et au développement de méthodes, en particulier pour les réactions énantiosélectives**. Pouvez-vous nous en dire plus sur les travaux menés par votre équipe sur ce sujet ?

Ma passion pour la synthèse chimique est née relativement tôt dans ma formation. J'ai réalisé que si la plupart des sciences impliquent la découverte, l'étude et la compréhension de la nature, la synthèse offre quelque chose de plus : une opportunité illimitée de créativité et d'invention. Prenons le cas des molécules bioactives comme les anticancéreux, les antimicrobiens, les analgésiques…). Ces molécules peuvent être isolées de produits naturels mais aussi synthétisés en laboratoire.   Le défi posé par la synthèse de ces molécules complexes mène à d'innombrables pistes de réflexion pour leur optimisation, les plus prometteuses étant celles qui font appel à une chimie qui reste à découvrir. C’est dans cet esprit qu’une grande partie des activités de recherche de mon groupe vise à découvrir de nouvelles façons de fabriquer des molécules bioactives complexes, en concevant des stratégies de synthèse uniques (risquées ?) et innovantes, généralisables à des familles entières et bien évidemment les plus efficaces possibles. Nous imaginons donc de nouvelles synthèses simples, stéréocontrôlées et à haut rendement, en privilégiant des stratégies basées sur les rapports existants entre structure et réactivité. Plus particulièrement, le développement de méthodes mais aussi catalyseurs pour la synthèse énantiosélective de molécules bioactives complexes est au cœur de cet objectif. Par exemple, nos recherches sur la famille des alcaloïdes Aspidosperma*** nous ont permis de découvrir que les complexes chiraux à base de salen peuvent catalyser des réactions de Diels-Alder avec des rendements élevés et d'excellentes énantiosélectivités.

Au cours de ces travaux, nous avons observé que le TADDOL, un diol chiral disponible dans le commerce, pouvait fonctionner comme un catalyseur hautement énantiosélectif. Nous avons montré qu’il imitait le comportement d’enzymes et d’anticorps spécifiques par le biais de liaisons hydrogène spécifiques. D'autres études dans ce domaine nous ont amenés à développer des catalyseurs « squaramides » chiraux, qui se sont également avérés très efficaces en catalyse asyméytrique. Une recherche qui a donné lieu à plusieurs milliers d’articles produits par l’ensemble de la communauté internationale.

Quels sont les progrès à venir dans ce domaine au cours des prochaines années ?

L'histoire de la synthèse chimique est longue mais le rythme des progrès dans les nouvelles méthodes de synthèse, en particulier dans les méthodes énantiosélectives, a augmenté à une vitesse exponentielle au cours des 30 dernières années. Ces progrès ont considérablement élargi l'arsenal des méthodes disponibles pour lever des verrous que l’on rencontre dansla synthèse totale de molécules bioactives. Il existe maintenant des dizaines de manières - certaines nettement différentes, tandis que d'autres sont des variations les unes des autres – de réaliser les étapes clés de formation ou de rupture de liaisons menant aux composés d’intérêt. Bien que le développement de nombreuses solutions à un problème particulier puisse sembler secondaire, ces travaux sont cruciaux pour relever les nombreux défis que l'on rencontre dans la synthèse de molécules complexes. Lors d'une campagne de synthèse totale, il n'est que trop fréquent d’obtenir des résultats inattendus, alors que l’enchainement des réactions est en apparence très simple et bien maitrisé. Ces surprises (ou déceptions) confirment ce que tous les chimistes organiques de synthèse ne savent que trop bien : des perturbations apparemment minimes dans la structure d'une molécule peuvent modifier de manière significative sa réactivité chimique. Par conséquent, le fait de disposer de plusieurs approches pour s’adapter à cette réactivité présente un grand avantage. Une approche peut être efficace pour un système particulier, mais une approche différente peut être nécessaire pour un autre système en apparence très proche.

En ce qui concerne les réactions énantiosélectives, l’augmentation du nombre de catalyseurs chiraux et de réactions asymétriques a été époustouflante ces dernières années. Je m'attends donc à ce que ce domaine continue à prospérer au cours des prochaines années, aidé par les nouvelles approches que vont permettre l'IA et l'apprentissage automatique.

En tant qu'ambassadeur des sciences chimiques en France, avez-vous des attentes particulières pour cette tournée ?

J'ai hâte d’être accueilli dans vos laboratoires de chimie de tout premier plan et de discuter de science avec les nombreux éminents scientifiques qui s'y trouvent. J'ai déjà de nombreux liens avec la chimie française. Les deux premiers étudiants à avoir obtenu un doctorat sous ma tutelle étaient français (Christophe Michoud et Claire Dufour). J'ai également eu le privilège de visiter et de donner des conférences en France, notamment lors de la réunion de la French American Chemical Society à Cannes et de la réunion de la French Chemical Society à Marseille. Le fait d'être invité en tant qu'ambassadeur du CNRS est un privilège particulier : je suis impatient de renouer avec mes amis chimistes de longue date et d'établir de nouveaux liens et de nouvelles collaborations avec les jeunes chercheurs du paysage universitaire français.

(*) En 2019, l'Institut de chimie du CNRS a initié le programme « Ambassadeurs des sciences chimiques en France ». Son ambition ? Permettre à de prestigieux chercheurs étrangers de visiter une série de laboratoires français actifs dans leur domaine. Ces visites comprennent non seulement des conférences de haut niveau par l'ambassadeur, mais sont également une occasion d'établir des contacts préliminaires et de favoriser des collaborations internationales pour les laboratoires français visités.

(**) Une réaction énantiosélective est une réaction chimique qui produit un excès d'un énantiomère par rapport à l'autre. Les énantiomères sont des isomères optiques, c'est-à-dire des molécules qui sont des images miroir l'une de l'autre et ne peuvent pas être superposées, comme les mains droite et gauche.

(***) Les alcaloïdes Aspidosperma sont des composés organiques naturels principalement produits par les plantes. Ils possèdent une structure chimique complexe qui leur confère une grande variété de propriétés chimiques et biologiques.

Rédacteur : CCdM