Kenso Soai et Henri Kagan remportent le prix Nobel de chimie 2026

Comment la chimie a appris à privilégier une image miroir

Le chimiste japonais Kenso Soai et le chimiste français Henri B. Kagan ont remporté le prix Nobel de chimie 2026 pour leurs découvertes montrant comment des réactions chimiques peuvent privilégier l’une des deux formes en miroir d’une molécule. Leurs travaux répondent à une énigme de longue date concernant la chimie du vivant : pourquoi de nombreuses molécules biologiques essentielles existent presque exclusivement sous l’une de leurs deux formes possibles.

L’Académie royale des sciences de Suède a annoncé le prix mercredi à Stockholm. Elle a salué la « découverte des effets non linéaires et de l’autocatalyse en synthèse organique asymétrique ». Le prix de 12 millions de couronnes suédoises sera partagé à parts égales entre les lauréats. La cérémonie de remise du prix est prévue à Stockholm le 10 décembre, jour anniversaire de la mort d’Alfred Nobel.

Soai, professeur émérite à l’Université des sciences de Tokyo, a appris la nouvelle alors qu’il faisait des courses près de chez lui. Au téléphone avec le comité Nobel, il a qualifié cette journée de l’une des plus exaltantes de sa vie et dit être heureux de partager cet honneur avec Kagan, professeur émérite à l’ancienne université Paris-Sud. Lors d’une conférence de presse organisée plus tard à l’université, Soai a remercié ses étudiants et ses collègues, ajoutant que leur aide avait été essentielle à ses travaux.

Le prix récompense une recherche fondamentale qui présente un intérêt pratique pour les chimistes fabriquant des médicaments, des matériaux, des parfums et d’autres composés. Il met aussi en lumière une réaction de laboratoire qui permet d’étudier comment la chiralité moléculaire caractéristique du vivant a pu apparaître, même si les chercheurs soulignent que cette réaction n’est pas considérée comme un modèle direct de la chimie de la Terre primitive.

Que signifie la chiralité moléculaire ?

Certaines molécules existent sous deux formes composées des mêmes atomes reliés dans le même ordre, mais disposés comme des images dans un miroir. Comme une main gauche et une main droite, ces deux formes ne peuvent pas être superposées de sorte que toutes leurs parties coïncident. Les chimistes appellent cette propriété la chiralité et désignent les deux formes sous le nom d’énantiomères.

Cette distinction peut avoir une grande importance dans les systèmes vivants. Les protéines sont constituées presque exclusivement d’acides aminés de forme L, tandis que les sucres de l’ADN et de l’ARN ont la configuration opposée, dite D. Les deux formes d’une molécule peuvent interagir différemment avec l’organisme, car les structures biologiques, notamment les protéines, sont elles-mêmes chirales. Une forme d’un médicament peut produire l’effet recherché, tandis que son image miroir peut avoir un effet plus faible ou différent, voire entraîner des effets indésirables.

La chiralité est donc un enjeu concret dans le développement des médicaments, et pas seulement une caractéristique abstraite de la géométrie moléculaire. Elle pose aussi une question saisissante sur les origines de la vie. De nombreuses réactions ordinaires qui produisent des molécules chirales génèrent des quantités à peu près égales de chaque image miroir. Comment, dès lors, la vie en est-elle venue à dépendre autant d’une seule forme de nombreux éléments constitutifs biologiques ?

Cette énigme est ancienne. Au XIXe siècle, Louis Pasteur a séparé deux formes de cristaux d’acide tartrique et constaté que leurs solutions déviaient la lumière polarisée dans des directions opposées. Ses expériences ont contribué à établir que certaines molécules ont des formes en miroir. Des travaux ultérieurs ont montré que les bactéries pouvaient consommer une forme de l’acide tartrique tout en laissant intacte son image miroir, révélant ainsi la sélectivité particulière de la chimie du vivant.

Comment Kagan a-t-il changé la donne ?

Une idée théorique essentielle a été formulée en 1953, lorsque le physicien Charles Frank a décrit comment une réaction produisant son propre catalyseur chiral pourrait amplifier un léger déséquilibre initial. Un catalyseur accélère une réaction sans être consommé. Si la réaction produit davantage du catalyseur qui favorise une image miroir, celui-ci pourrait à son tour contribuer à produire encore plus de cette même forme.

Pendant des décennies, cette hypothèse est restée difficile à mettre en œuvre en laboratoire. Les travaux de Kagan ont apporté un élément important de la réponse. En 1986, lui et ses collègues ont montré que le lien entre la chiralité d’un catalyseur et celle des produits n’était pas toujours une simple relation de un à un. Un léger excédent d’une forme du catalyseur pouvait entraîner un excédent bien plus important d’une forme du produit.

On parle alors d’effet non linéaire. Ce terme désigne un résultat qui n’augmente pas en proportion directe du déséquilibre initial. Dans certaines réactions, les molécules de catalyseur peuvent s’associer de différentes manières. Si une paire composée de deux formes de chiralité opposée réagit moins efficacement que des paires de même chiralité, la réaction peut favoriser un produit plus fortement que ne le laisserait prévoir le seul mélange de catalyseurs.

La découverte de Kagan a compté pour les chimistes de synthèse, car elle a montré qu’il était parfois possible d’obtenir des produits fortement déséquilibrés sans partir d’un catalyseur tout aussi pur. Elle a aussi donné aux chercheurs un moyen d’envisager comment un faible biais dans un système chimique pouvait s’amplifier. Ses travaux ont transformé une possibilité mathématique en une question que les chimistes pouvaient examiner expérimentalement.

Pourquoi la réaction de Soai a-t-elle constitué une avancée majeure ?

Soai a exploré une possibilité supplémentaire : celle d’un produit de réaction qui joue le rôle de catalyseur pour produire davantage de lui-même. C’est le processus d’autocatalyse. Lorsque le produit est chiral et qu’il favorise la production de sa propre forme en miroir, la réaction peut amplifier un faible déséquilibre par une boucle de rétroaction.

Soai et ses collègues ont présenté une première réaction autocatalytique en 1990. En 1995, ils ont publié une réaction apparentée, devenue la célèbre réaction de Soai : un produit chiral catalysait sa propre formation, ce qui pouvait accroître la prédominance d’un énantiomère. En 2003, l’équipe a présenté une version qui amplifiait un déséquilibre initial infime et produisait une substance constituée à 99,75 % d’un seul énantiomère.

Le résultat a démontré en laboratoire qu’une réaction pouvait tendre vers une quasi-exclusivité sans dépendre d’une molécule chirale extérieure pour imposer la forme dominante. Heiner Linke, président du comité Nobel de chimie, a déclaré que Kagan et Soai avaient apporté « une solution à un mystère chimique vieux de plus d’un siècle : comment l’homochiralité peut apparaître spontanément ». L’homochiralité désigne un système qui utilise principalement l’une des deux formes moléculaires possibles.

La réaction est souvent évoquée en lien avec l’origine de la vie, mais ce rapprochement doit être nuancé. La réaction de Soai montre comment une rétroaction chimique peut amplifier un faible déséquilibre. Les chercheurs ont souligné qu’elle nécessite des réactifs et des conditions particuliers, notamment des conditions incompatibles avec l’eau, ce qui rend peu probable qu’elle se soit déroulée exactement de cette manière sur la Terre prébiotique. Son importance tient en partie au fait qu’elle démontre un principe que les chercheurs peuvent comparer à d’autres voies possibles vers l’asymétrie moléculaire.

Pourquoi ces travaux dépassent la recherche sur les origines de la vie

La maîtrise de la chiralité moléculaire est essentielle à la fabrication de nombreux médicaments et autres produits chimiques utiles. Une réaction qui crée sélectivement un énantiomère peut réduire le besoin de séparer ensuite un mélange et aider les fabricants à produire des composés aux propriétés plus prévisibles. Le Nobel récompense des découvertes qui ont façonné la compréhension et la conception de telles réactions par les chimistes.

L’histoire de la médecine a rappelé les enjeux. La thalidomide, prescrite au début des années 1960 contre les nausées matinales, a été associée à de graves malformations congénitales. Des recherches ont ensuite attiré l’attention sur les différences entre les effets biologiques de ses formes en miroir. Cet exemple est souvent cité pour expliquer l’intérêt des chimistes pour la chiralité, même si le comportement biologique de la thalidomide est plus complexe qu’une simple distinction entre une forme nocive et une autre sans danger.

D’autres molécules connues illustrent également les différences de propriétés entre deux images miroir. Les deux formes de la carvone, par exemple, sont associées aux odeurs de menthe et de carvi. Le même principe peut influencer la manière dont les médicaments, les pesticides et d’autres composés interagissent avec des cibles biologiques. La structure d’une molécule, y compris sa chiralité, contribue à déterminer ses effets.

Les travaux de Kagan et de Soai s’inscrivent aussi dans le développement plus large de la synthèse asymétrique, qui consiste à orienter les réactions vers un énantiomère choisi. Le Nobel de chimie 2001 a récompensé William Knowles, Ryoji Noyori et Barry Sharpless pour leurs avancées dans le domaine de la catalyse asymétrique. Kagan et Soai se sont intéressés à une question liée, mais distincte : comment des déséquilibres peuvent être amplifiés, notamment par un produit qui catalyse sa propre formation.

Un prix de science fondamentale lié au Japon

Soai est né dans la préfecture de Hiroshima en 1950. Il a étudié à l’Université de Tokyo et obtenu un doctorat en sciences. Après des postes de recherche au Japon et à l’Université de Caroline du Nord, il est devenu professeur à l’Université des sciences de Tokyo. Il a reçu la médaille du Ruban pourpre du Japon en 2012 et est aujourd’hui professeur émérite.

Lors de la conférence de presse organisée le jour de la remise du prix, Soai a décrit la recherche comme un processus où l’on poursuit les expériences sans savoir si le résultat espéré se produira. Il a expliqué ne pas s’être attardé sur les difficultés, car la découverte de nouveaux faits expérimentaux lui procurait joie et émerveillement. Il a également salué l’environnement de recherche de l’université et les étudiants qui ont travaillé avec lui.

C’est la troisième année consécutive qu’une personne ou une organisation japonaise reçoit un prix Nobel, après les lauréats japonais de 2024 et 2025. Soai s’inscrit aussi dans une longue lignée de chimistes japonais récompensés pour leurs travaux en chimie organique, un domaine qui étudie les composés contenant du carbone, notamment les protéines, les sucres et de nombreux médicaments.

Quelles questions scientifiques restent ouvertes ?

Le prix ne tranche pas la question de l’apparition de la chimie asymétrique du vivant. Il récompense des avancées expérimentales et conceptuelles qui montrent comment un déséquilibre chimique peut s’amplifier, sans déterminer quels processus étaient à l’œuvre dans la nature avant l’apparition de la vie. Les chercheurs continuent d’étudier d’autres mécanismes, notamment les effets liés aux cristaux, aux surfaces et à des conditions physiques susceptibles de favoriser une forme plutôt qu’une autre.

C’est aussi ce qui fait l’intérêt de ces travaux. La réaction de Soai offre un exemple frappant d’autocatalyse asymétrique, tandis que les effets non linéaires de Kagan aident à comprendre comment des mélanges de catalyseurs peuvent produire des préférences étonnamment marquées. Ensemble, ces découvertes donnent aux chimistes des outils pour étudier la chiralité moléculaire, tant en synthèse appliquée que dans le cadre des questions sur les origines de la vie.

Soai a déclaré espérer que cette reconnaissance attirera davantage l’attention sur la synthèse organique et favorisera la poursuite des recherches. Le prix Nobel célèbre une suite de travaux qui a commencé par une énigme vieille d’un siècle et abouti à une démonstration de laboratoire saisissante : dans les bonnes conditions, la chimie peut privilégier une image miroir et renforcer ce choix.

Points clés

• Kenso Soai et Henri B. Kagan ont remporté le prix Nobel de chimie 2026.
• Le prix récompense la découverte des effets non linéaires et de l’autocatalyse en synthèse organique asymétrique.
• En 1986, Kagan a montré qu’un faible déséquilibre entre les catalyseurs pouvait entraîner un déséquilibre plus important dans les produits de la réaction.
• La réaction de Soai a démontré qu’un produit chiral pouvait catalyser la production d’une plus grande quantité de sa propre forme.
• Ces découvertes éclairent la synthèse chimique et offrent un modèle pour étudier l’apparition de la chiralité moléculaire du vivant, sans toutefois la résoudre.