Annexe N. La chiralité. L`étymologie du mot « chiralité », à partir du

Annexe N-chiralité.
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Annexe N. La chiralité.
NB. A côté de questions, que j’espère avoir éclairées, j’en ai rencontré beaucoup
d’autres, auxquelles je n’ai pas de réponse. Elles sont posées, en notes en
caractères « arial », à mesure de leur apparition dans ce « text in progress ». Là
où – sans être sûr de la réponse – je penche d’un côté, je l’indique par un (oui ?) ou
un (non ?). Les questions proprement dites sont mises en italiques. Leur
numérotation peut comporter des trous : ils correspondent à des questions
antérieures, qui ont trouvé leur solution. Je serai reconnaissant à mes lecteurs de
me donner (par courriel – [email protected]) leur point de vue, ou de
m’indiquer quelles lectures ils pourraient me recommander.
Les références de type 14-4B concernent la section 4B du chapitre 14 de
«Science et philosophie».
L’étymologie du mot « chiralité », à partir du grec  (main),
est liée à l’observation que la main gauche et la main droite ne sont
pas superposables, mais se correspondent dans un miroir.
Pour notre espace à trois dimensions, les mathématiciens ont
codifié ces observations en distinguant, dans le groupe 0(3) des
déplacements, le sous-groupe SO(3) des rotations, conservant la
chiralité. Ils distinguent de même, du point de vue de leur
comportement face à des symétries, entre vecteurs et
pseudo-vecteurs (ou vecteurs axiaux).
Cette distinction est reprise par les physiciens : en
électromagnétisme, le champ électrique est un vecteur, le champ
magnétique un pseudo-vecteur, les ondes polarisées correspondent à
une chiralité. Mais le phénomène le plus marquant est que les
interactions « faibles » – et elles seules – sont sensibles au
renversement de parité « P », concernant l’espace (cf. 6-6). D’abord
constatées à propos d’interactions électrons/quarks (Wu -1957),
elles ont été observées à des niveaux plus élevés, mais les
déséquilibres, en termes de différences d’énergie sont faibles ou très
faibles : de l’ordre de 10-6 au niveau des atomes, de 10-15 au niveau
de molécules.
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Depuis Pasteur, on sait, partant de liquides racémiques, trier un
cristal chiral. Ceci est-il envisageable dans la nature ? L’homme sait
aussi utiliser des molécules chaperonnes chirales pour reproduire de
la chiralité. On repère dans les météorites une petite chiralité,
toujours lévogyre. C’est déjà étrange, mais on peut reporter la
difficulté en supposant que tous ces météorites viennent d’une
région de l’espace où le lévogyre était initialement un peu plus
important (l’interaction faible joue un rôle important dans
l’astrophysique). Mais comment expliquer l’amplification ?
Fluctuation d’amplitude exceptionnelle dans un milieu hors
équilibre (qui n’est peut-être acceptable que si on se place dans
l’hypothèse - assez arbitraire, cf. sp 12-2 – qu’elle concerne notre
univers particulier parmi un très grand nombre d’autres univers)?
Brisure spontanée de symétrie, comme celle qui fonde le
ferromagnétisme ? M-A Bouchiat* la compare même à un autre
mystère profond de la physique, impliquant lui aussi une brisure de
symétrie, celui du déséquilibre matière/antimatière (on pourrait
aussi évoquer, par analogie, l’énorme écart constaté entre les
mesures de la constante cosmologique et son évaluation théorique).
En biologie, là où elle existe, la chiralité est totale ! Déjà, toutes
les molécules hélicoïdales d’ARN sont lévogyres. On comprend
très bien que, dès qu’une chiralité totale est réalisée, elle se
maintienne : par exemple, beaucoup de réactions stéréochimiques
sont catalysées par des enzymes lévogyres ; une clé gauche n’ouvre
qu’une serrure gauche. On comprend de même (mais ceci s’oppose
par ailleurs à la très faible probabilité de l’apparition de la vie sur la
terre) que, par chance, une vie « lévogyre » ait éliminé une vie
« dextrogyre » moins adaptée. L’énorme énigme concerne l’origine
de l’asymétrie totale de la vie. Que l’on admette que les premières
molécules de la vie proviennent des météorites, ou qu’elles aient été
produites directement sur la terre (ou même, hypothèse assez
délirante, qu’elles aient atterri à partir de molécules organiques
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produites dans le milieu interstellaire), le problème reste entier.
Question N1. Dispose-t-on de techniques permettant de
savoir si la matière organique décelée dans la périphérie du
soleil ou le milieu interstellaire est chirale ? Non ?
Référence. M. A. Bouchiat, L’énigme de l’homochiralité moléculaire,
in Colloque Ac. Sciences sur les origines de la vie. 16-9-2013.