COMPRENDRE
LE DICHROÏSME CIRCULAIRE
optiques habituels. Ainsi, le CD est habituellement 3 à 5 ordres de grandeur plus faible que l ' absorption … et c ' est là que réside toute la difficulté d ' utiliser le CD en pratique!
Le CD est néanmoins utilisé en routine par de nombreux laboratoires ou compagnies de chimie ou pharmaceutiques pour vérifier la conformation d ' une molécule ou mesurer la pureté énantiomérique d ' une solution et il existe des appareils commerciaux( spectropolarimètres) qui mesurent les spectres de CD avec une grande précision. Au niveau de la recherche, de nombreuses études sont conduites pour étendre les possibilités. Il peut s’ agir soit d ' élargir la gamme spectrale vers l’ UV( en particulier grâce au rayonnement synchrotron( SRCD)) ou vers l’ IR( dans ce cas, on sonde les transitions vibrationnelles et on parle de VCD). Une autre direction est d’ implémenter les mesures de CD dans des expériences résolues en temps.
MESURES DE CD RÉSOLUES EN TEMPS L’ idée des mesures de CD résolues en temps( Time-resolved CD: TRCD) est de mettre à profit la sensibilité du CD à la structure tri-dimensionnelle des molécules pour accéder à la dynamique ultrarapide des changements conformationnels. Il s’ agit d’ informations très importantes pour comprendre la réactivité des molécules car ces changements conformationnels transitoires jouent un grand rôle lors des réactions chimiques. C’ est particulièrement vrai en biologie où la plupart des réactions enzymatiques reposent sur de tels changements.
Les effets chiroptiques sont décrits par l ' existence de deux indices de réfraction n L et n R( resp. coefficients d ' absorption α L et α R) selon que la lumière est polarisée circulairement gauche ou droite. Le dichroïsme circulaire est alors donné par CD = αL- αR. Par ailleurs, si on envoie une onde linéairement polarisée qui peut être vue comme la superposition de deux ondes circulaires gauche et droite, on observe deux phénomènes: une rotation de la direction de la polarisation( ORD: optical rotatory dispersion) et l ' apparition d ' une légère ellipticité. Cette ellipticité est directement proportionnelle au CD et c ' est pour cela que le CD est souvent exprimé en millidegrés dans les appareils commerciaux.
Représentation schématique des effets chiroptiques: les deux polarisations circulaires sont absorbées de façons différentes( CD) tandis qu ' une polarisation linéaire voit son orientation tourner et devenir elliptique à cause du CD.
Si on veut accéder à des temps très courts( pico-microseconde), il n’ est pas possible d’ utiliser des appareils commerciaux et il faut se tourner vers les techniques de spectroscopie ultrarapide et combiner les techniques d’ excitation-sondage faite avec des lasers impulsionnels et la mesure de CD. Rappelons que ces techniques consistent à exciter un échantillon avec une première impulsion laser et à venir sonder l’ état excité et son évolution temporelle avec une seconde impulsion dont on contrôle précisément le délai d’ arrivée. Pour développer une expérience de TRCD, deux questions se posent: comment provoquer un changement conformationnel avec une impulsion laser?, comment mesurer le CD de la sonde?
Dans certains cas, l’ impulsion pompe crée une molécule électroniquement excitée et le changement de distribution électronique peut induire un changement de conformation. C’ est le cas par exemple du Binaphtol: l’ angle dihédral entre les deux naphtols n’ est pas le même entre l’ état fondamental et l’ état excité et une mesure de TRCD permet de suivre temporellement l’ évolution de cet angle. Un autre exemple est la CO-hémoglobine. Lorsqu’ on excite cette protéine dans le visible, on provoque le détachement du CO et on simule artificiellement ce qui se passe dans la nature. Le départ du CO provoque un changement de conformation de la protéine qui est la première étape du processus d’ allostérie qui joue un grand rôle physiologique dans le relargage de l’ oxygène dans le sang. Pour étudier le repliement / dépliement des protéines ou des structures d ' ADN, on peut également utiliser la technique du T-jump qui consiste à échauffer très rapidement l ' eau d ' un échantillon grâce à une impulsion laser infrarouge. Cet échauffement perturbe l ' équilibre thermodynamique et provoque un dépliement des structures secondaires que l ' on peut suivre par CD.
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