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Une équipe internationale de chercheurs a récemment découvert une nouvelle structure de lumière appelée vortex chiral. Ce résultat pourrait avoir des implications considérables pour la création de nouveaux médicaments, ainsi que pour le diagnostic de certaines maladies graves. Les résultats sont publiés dans la revue Nature Photonics.
Une combinaison de vortex et de chiralité
Le vortex chiral résulte d’une combinaison de deux phénomènes. Tout d’abord, le vortex lumineux, une forme de lumière où les photons suivent un mouvement spiralé. À cela s’ajoute la chiralité, une propriété que l’on retrouve chez les molécules et les ions. Une molécule est dite chirale si elle existe en deux formes non superposables, similaires à l’image miroir de l’autre, ce qui rappelle la relation entre la main gauche et la main droite. Cette chiralité est présente dans de nombreux aspects de la nature et a une importance particulière dans le domaine de la biologie.
En combinant ces deux concepts, les chercheurs ont réussi à créer une forme de lumière chirale en tout point, ce qui permet une analyse très précise de la chiralité des molécules. Cette précision accrue est d’une importance capitale car la disposition spatiale des molécules peut influencer de manière cruciale leur interaction avec d’autres molécules.
Applications médicales
Cette découverte pourrait révolutionner plusieurs domaines médicaux. La physicienne Olga Smirnova de l’Institut Max Born en Allemagne explique que la proportion de molécules gauchères et droitières dans un échantillon peut servir d’indicateur pour certaines maladies graves. Ces différences moléculaires sont susceptibles de révéler des biomarqueurs de pathologies telles que le cancer, les maladies rénales ou encore des troubles cérébraux.
L’un des défis actuels de la recherche est de trouver des moyens fiables pour détecter ces variations chirales dans le corps humain. Le vortex chiral pourrait offrir une solution. En interagissant avec des molécules chirales, il induit l’émission de photons. L’analyse de ces photons fournit des informations détaillées sur la concentration des différentes formes chirales présentes dans un échantillon.
Outre son utilité pour le diagnostic, cette technologie pourrait également jouer un rôle essentiel dans le développement de traitements médicaux plus efficaces. Les médicaments, en particulier, sont souvent constitués de molécules chirales. Un médicament peut avoir des effets totalement différents selon que les molécules qui le composent sont disposées dans une configuration droite ou gauche. Dans certains cas, la mauvaise forme chirale peut même s’avérer dangereuse pour le patient.
Vers une technologie plus précise et abordable
Actuellement, des méthodes existent pour mesurer la chiralité des molécules, mais elles sont souvent complexes et coûteuses. Le vortex chiral pourrait offrir une alternative plus précise, fiable et accessible. Les chercheurs espèrent que cette nouvelle technique demandera des échantillons plus petits et permettra d’obtenir des résultats plus rapides et plus précis.
Le physicien Nicola Mayer, également de l’Institut Max Born, précise que cette innovation pourrait résoudre un problème majeur lié à la détection des molécules chirales. En effet, les méthodes traditionnelles peinent souvent à différencier les concentrations de molécules gauchères et droitières lorsque ces dernières sont présentes en quantités presque égales. Le vortex chiral, quant à lui, est capable de détecter même un très léger excès de l’une ou l’autre forme chirale.
Par ailleurs, cette technologie pourrait avoir des applications dépassant le seul cadre médical. La lumière chirale pourrait aider à mieux comprendre les interactions fondamentales entre la lumière et la matière ou contrôler certaines réactions chimiques grâce à la lumière. Par ailleurs, des chercheurs utilisent la lumière pour cibler et détruire les tumeurs.