Le prix Nobel de chimie pour les pionniers de la modélisation moléculaire

Les lauréats du Nobel de chimie 2013, Martin Karplus, Michael Levitt et Arieh Warshel, trois Américains venus d’ailleurs, ont créé les premiers logiciels permettant de simuler sur ordinateur des réactions chimiques. Des outils aujourd’hui couramment utilisés dans l’industrie pharmaceutique, la conception des moteurs, l’optimisation des cellules solaires…

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Le prix Nobel de chimie pour les pionniers de la modélisation moléculaire

Leurs premiers résultats datent des années 1970, mais ce sont eux qui ont ouvert la voie aux logiciels qui aujourd’hui simulent le déroulement de réactions chimiques, pour accélérer la recherche et la mise au point de nouveaux produits et procédés chimiques.

Leur principale réussite, qui justifie l’attribution du prix Nobel, est d’avoir réussi à coupler les méthodes de calculs classiques et les méthodes qui relèvent de la mécanique quantique.

Dans les années 1970, Martin Karplus, dans son laboratoire de l’université Harvard (Etats-Unis), avait développé un logiciel de simulation de réaction chimique fondée sur la mécanique quantique. Quand Arieh Warshel débarque au labo, venu d’Israël, il a dans ses bagages un logiciel de modélisation de molécules, qu’il a mis au point avec son collègue Michael Levitt. Ce programme est basé sur des théories classiques, mais il permet de modéliser des grosses molécules, y compris les molécules biologiques.

Dès 1972, les chercheurs publient leurs premiers résultats sur un logiciel qui combine les deux approches. Et ils continuent sur leur lancée, pour finalement proposer en 1976 la première modélisation sur ordinateur d’une réaction enzymatique (les enzymes étant des protéines qui jouent un rôle essentiel en biologie).

Le point clé de leur méthode est de n’appliquer les calculs quantiques - les plus complexes et demandeurs de puissance de calcul - que là où c’est nécessaire : les parties de la molécule qui sont impliquées dans la réaction. Le reste est modélisé par des méthodes classiques. Du coup, ce type de calculs devient possible quelle que soit la taille de la molécule.

Les avancées des 3 lauréats du Nobel ont été reprises et développées, et ont donc été décisives pour l’essor de la modélisation informatique en chimie.

Martin Karplus, né en Autriche en 1930, a fait son doctorat au Caltech (Calfornie), est professeur conventionné à l’université de Strasbourg et professeur émérite à Harvard.

Michael Levitt, né en 1947 en Afrique du Sud, est professeur à la Stanford University School of Medicine (Etats-Unis).

Arieh Warshel, né en Israël en 1940 est professeur à la University of Southern California (Etats-Unis).

Thierry Lucas

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