Une molécule capable d’anticiper le futur ? [poisson d'avril]

Des chercheurs de l’Institut des Expérimentations Chimiques de Rennes, en association avec un professeur de l’Université de Boston (États-Unis), ont mis en évidence une molécule capable de se dissoudre dans l’eau avant même d’entrer à son contact.

Récupération de la thiotimoline sous forme liquide après dissolution - UR1/DirCom/MC
  1. Une molécule qui semble réagir à un événement futur
  2. Le contexte
  3. Le composé
  4. La méthode

Dans leur laboratoire du 7e étage de l’Institut des Expérimentations Chimiques de Rennes (Université de Rennes 1), Corinne Lagrost et Ludovic Paquin proposent une démonstration de cette expérience étonnante. Les chimistes placent 9,75 grammes d’un composé blanchâtre au cœur d’un endochronomètre, un appareil sous vide, traversé par un laser et relié à un ordinateur. Ils y installent une micro-pipette remplie d’un volume d’eau de même masse. Cinq secondes après la fermeture du dispositif et l’amorçage de l’expérience, l’eau est automatiquement déposée sur la poudre… qui s’est liquéfiée entre temps. La mesure, affichée sur l’ordinateur relié à l’instrument, est ultra précise : le composé, appelé thiotimoline, s’est dissout très exactement 1,12 seconde avant que l’eau ne le touche.

« La principale difficulté de l’expérience consiste à observer la liquéfaction anticipée de la thiotimoline avec une précision temporelle suffisante », indique Corinne Lagrost. « Or notre laboratoire est le seul au monde disposant d’un endochronomètre femtoseconde, basé sur l’occultation d’un laser à rayons X, permettant l’analyse ultrarapide de la molécule par cristallographie ».

« Nous avons donc été sollicités par notre collègue à Boston qui nous a présenté ce phénomène », explique Ludovic Paquin. « Il se demandait ce qui se passerait s’il parvenait à retirer l’eau juste après dissolution mais avant mise en contact avec le composé. Cette expérience était une première, en principe interdite par la loi de la conservation de la masse et de l’énergie ».

Une molécule qui semble réagir à un événement futur

Grâce à leur matériel, les chercheurs rennais ont pu constater que la moindre hésitation de l’expérimentateur influait, de manière infime, sur le temps de la réaction. Si, à l’extrême, on décidait sans équivoque de ne pas ajouter d’eau sur le composé après sa liquéfaction, la thiotimoline ne se dissolvait tout simplement pas. Tout se passe comme si la molécule était capable d’anticiper cette manipulation, et donc de se projeter dans le futur proche pour « vérifier » si l’eau allait bien être ajoutée.

« Les applications de cette découverte sont nombreuses », conclut Corinne Lagrost. « Cependant, nous ne souhaitons pas nous exprimer sur ce point sans l’accord de notre collègue américain, le professeur Isaak Yudovich Ozimov. Mais il semble indéniable que la thiotimoline possède un potentiel d’innovation capable de repousser les frontières de la science-fiction. »

Le contexte

La solubilité de composants organiques dans des solvants polaires comme l’eau augmente avec le nombre de noyaux hydrophiles qu’ils possèdent. Des études avaient déjà montré qu’en augmentant l’hydrophilie d’une molécule, son temps de dissolution pouvait approcher zéro. Au laboratoire de biochimie de l’université de Boston, Le professeur Isaak Yudovich Ozimov est allé plus loin en décrivant les propriétés endochroniques de la thiotimoline re-sublimée, un composé organique qui possède plus de 16 groupes hydrophiles et qui se dissout dans l’eau en temps négatif de -1,12 secondes à 25°C, dans une proportion de 1g/mL.

Le composé

La thiotimoline est un composé organique naturel qui provient de l’écorce d’une rosacée, Rosacea Karlsbadensis rufo. Elle possède quatorze groupes hydroxyles, deux groupes amines et un groupe sulfonique, tous hydrophiles, ce qui la rend très soluble. Elle n’est pour l’instant pas synthétisable en laboratoire. Afin de la purifier et éviter les erreurs de résultats, les échantillons de thiotimoline doivent subir des recristallisations répétées par sublimation.

La méthode

Le temps de dissolution mesuré par les chercheurs a été obtenu à l’aide d’un endochronomètre. À l’état solide, la thiotimoline empêche un rayon laser femtoseconde d’atteindre son récepteur, tout en générant une figure de diffraction cristallographique. L’obstacle disparaît à la dissolution. Ce dispositif permet de mesurer très précisément les instants d’addition du solvant et de dissolution, ainsi que l’évolution de la configuration moléculaire du composé au moment de sa liquéfaction.

La thiotimoline est un composé difficile à analyser, du fait que le temps de dissolution dépend de l’état mental de l’expérimentateur : la moindre hésitation dans l’ajout d’eau diminue le temps négatif de dissolution, jusqu’à atteindre la limite de détection. Les chimistes du CECR continuent leur étude du composé et s’appuient néanmoins sur ces recherches préliminaires pour développer leurs propres méthodes d’analyses endochroniques. Celles-ci se baseront en particulier sur l’étude du comportement de poissons immergés dans un volume suffisant de thiotimoline liquéfiée.

Avec la contribution de Marion Wesely