“CO se met en selle en binome sur des porphyrines de Co et de Fe” Une équipe de l’ENS de Lyon et du CNRS a trouvé en collaboration avec des expérimentateurs en sciences des surfaces de la Technische Universität München (TUM) et des théoriciens de Barcelone un nouveau mécanisme de fixation du ligand monoxyde de carbone CO sur des porphyrines de cobalt et de fer. Par une manipulation controlée avec la pointe du microscope à effet tunnel STM, les expérimentateurs peuvent sélectivement déplacer une molécule de ligand d’un noyau porphyrinique à un autre et suivre en temps réel la réaction en surface. Les simulations à partir de modèles atomistiques confrontées aux images expérimentales révêlent la géométrie locale des complexes avant et après interaction avec les ligands. Ces résultats sont publiés dans la revue “Nature Chemistry” du 9/01/2011. Ce mécanisme de complexation analysé à l’échelle atomique pourrait avoir des conséquences sur l’interaction de groupes fonctionnels d’hémoprotéines avec des petites molécules, qui remplit des fonctions essentielles et très diverses comme le stockage, le transport, la détection de ligands, ou encore la catalyse enzymatique. Comme groupe fonctionnel, les scientifiques utilisent des molécules de porphyrine encapsulant un seul atome métallique en son milieu comme le cobalt ou le fer (par example la porphyrine de fer appelée heme est présente dans l’hémoglobine), qui sont déposées sur une surface métallique de cuivre ou d'argent. Une caractéristique essentielle de ces complexes porphyrines supportées est la flexibilité conformationelle des groupements pyrroliques ressemblant à une selle de cheval. Les scientifiques s’attendaient - selon l'état actuel des connaissances – à ce qu’une seule molécule de monoxyde de carbone se lierait à l'atome métallique central de façon axiale. Cependant, les expériences à l’échelle atomique de microscopie à effet tunnel réalisées par Knud Seufert (TUM, Munich) ont mis en évidence un autre scénario de liaison: deux molécules de monoxyde de carbone pontant par leurs atomes de carbone l'atome métallique central et deux atomes d'azote opposés. La conformation en selle de cheval des porphyrines ancrées sur la surface métallique est cruciale pour permettre aux deux molécules gazeuses de prendre la position d’un cavalier sur la selle moléculaire. Les calculs ab initio de cette interface complexe menés par Marie-Laure Bocquet (ENS de Lyon & CNRS, Lyon) ont confirmé la stabilité de cette nouvelle fixation et soulignent la rétention de la selle après ligation des deux COs. Cette fonctionnalité est aussi spécifique au ligand CO: le remplacer par un ligand plus actif comme le nitroxyde NO recouvre la ligation axiale associée à un amollissement de la selle. Légende de la figure: Du côté gauche une image à l’échelle moléculaire de microscopie à effet tunnel montre quatre porphyrines complexées par un atome de cobalt sur une surface d’argent en présence du gaz CO. Les modèles sur le coté droit expliquent les deux systèmes montrés dans l'image. Les protrusions correspondent à l'atome métallique central (sphère jaune) et les deux parties élevées de la selle porphyrine (sphères oranges pour les hydrogènes des groupes pyrroles). La forme en croix dans l’image est produite par les monoxydes de carbone attachés (sphères rouges pour les oxygènes). La distance entre les CO est d’environ 0.5 nm ou 5 10-10 m. La molécule du bas de l’image en forme de batonnet n’est pas complexée par le gaz CO.