20.12.2013 - Natural Sciences Sector

Le monde d’aujourd’hui ne serait pas le même sans la cristallographie

© IUCr, Bluetongue virus

« Sans la découverte [de la cristallographie aux rayons X] il y a cent ans, le monde aurait un tout autre aspect aujourd’hui, » remarqua Mike Glazer, physicien et professeur émérite à l’Université d’Oxford, le 12 décembre 2013.

Il répondait à une question posée par un journaliste durant la première conférence de presse relative à l’Année internationale de la cristallographie, qui sera inaugurée les 20 et 21 janvier prochains au siège de l’UNESCO à Paris. L’Année est pilotée conjointement par l’UNESCO et l’Union internationale de cristallographie (UICr).

La conférence de presse virtuelle a été organisée par l’UICr depuis son siège à Chester au Royaume-Uni. L’UICr regroupe des associations nationales dans 53 pays. L’objectif principal de l’Année est de généraliser la cristallographie, qui est pratiquée actuellement dans environ 80 pays seulement, malgré l’importance de cette science fondamentale pour l’innovation et, donc, pour le développement socio-économique.

Comme le faisait remarquer la Directrice générale de l’UNESCO, Irina Bokova, dans son message (FR, EN, ES) adressé à la conférence de presse : « aucun pays ne pourra faire l’économie de la cristallographie, s’il veut nourrir l’innovation dont il a besoin pour son développement durable et construire des sociétés et des économies plus vertes ».

Le film officiel de l’Année a été projeté pour la première fois lors de la conférence de presse. Pendant deux minutes, il a rappelé l’omniprésence de la cristallographie dans nos vies quotidiennes. Des images défilaient les unes après les autres montrant quelques exemples d’applications : en médecine, sur les nouveaux matériaux, les lasers, les supraconducteurs, les joyaux, les objets culturels, la cosmétique, les aliments, les pigments artificiels, l’agriculture, les énergies vertes, ainsi que les sciences et technologies de l’espace.

Prenons l’exemple de la forensie alimentaire (food forensics). Cette année, un scandale a secoué le Royaume-Uni et la France : les consommateurs y ont découvert qu’ils achetaient depuis un certain temps des plats cuisinés censés être à base de bœuf − selon l’emballage −, alors qu’il s’agissait en réalité de plats à base de viande de cheval.

La police scientifique fait ainsi appel à de nombreuses techniques, en particulier la cristallographie, pour détecter la fraude alimentaire. Le Pr Chris Elliott du Global Institute for Food Security à l’université Queens, a expliqué cette semaine au programme Inside Science de la BBC que : « actuellement, nous ne connaissons pas l’étendue de la fraude alimentaire au Royaume-Uni. Le système d’analyse public est en déclin depuis de nombreuses années avec comme conséquence la réalisation de nombreux tests à l’étranger. Nous commençons à perdre notre infrastructure scientifique au Royaume Uni».

L’Année internationale de la cristallographie mettra l’accent sur la nécessité pour chaque pays de maintenir et développer ses capacités endogènes en cristallographie.

« Cette discipline est trop importante pour qu’on puisse se dispenser d’en parler» confia le Pr Glazer au programme Inside Science de la BBC, suite à la conférence de presse. « Nous sommes entourés de solides. La plupart des solides qu’on voit sont cristallins. Ce que les Braggs père et fils et von Laue ont accompli nous a permis de comprendre l’arrangement atomique de ces solides. Cela est absolument essentiel pour inventer de nouveaux matériaux ou comprendre leur fonctionnement et applications».

Le Pr Glazer faisait ainsi référence aux trois scientifiques à qui l’on doit la découverte de la cristallographie aux rayons X. Le Pr Gautam Desiraju, Président de l’UICr, rappela dans son propre message lors de la conférence de presse que « Il y a tout juste un siècle, qu’en Allemagne, Max von Laue constatait que les cristaux diffractaient les rayons X – autrement dit, qu’ils les faisaint courber – découverte qui a été utilisée ensuite par W. H. Bragg et W. L. Bragg, au Royaume Uni, pour obtenir la structure interne de solides, en fonction de l’assemblage les uns par rapport aux autres des atomes, ions et molécules».

Les premières structures à être déterminées par les Bragg furent celles du sel et du diamant, rappela le Pr Glazer. Au cours du 20ème siècle, des structures de plus en plus compliquées ont été dévoilées.

Mais pourquoi la structure revêt-elle une telle importance ? L’écrivaine scientifique Georgina Ferry l’expliqua de façon suivante dans son message à la conférence de presse : « Le monde est constitué de matériaux qui ont chacun des propriétés spécifiques; or, ces propriétés sont déterminées par leur structure tridimensionnelle, par la façon dont les atomes qui les composent s’agencent les uns par rapport aux autres. Par exemple, le diamant est très dur alors que le graphite est mou; l’explication n’est pas à chercher dans les éléments qui les composent – tous deux étant constitués de carbone. Ce qui les différencie, vient du fait que les atomes du diamant s’agencent dans une structure rigide, alors que ceux du graphite s’agencent en feuilles superposées permettant ainsi à chacune de glisser sur l’autre ».

Georgina Ferry rajouta que : «cela ne valait pas que pour les minéraux». En effet, toutes les molécules qui composent les êtres humains et plus largement le vivant obéissent à la même règle. La cristallographie nous a permis d’élucider les molécules biologiques également. Cependant, il reste encore de nombreux défis à relever. « Il nous manque toujours une compréhension profonde de la structure des protéines, » observa-t-elle.

La technologie moderne permet aux cristallographes de déterminer des structures d’une complexité croissante. Le Pr Glazer insista sur le fait que « les cristallographes déterminent désormais les structures [de protéines et virus] qui comportent des milliers, voire des dizaines de milliers, d’atomes. Cela est possible grâce aux sources brillantes aux rayons X et à neutrons. Par ailleurs, le microscope à électrons nous permet désormais de voir des atomes individuels pour la première fois.

De nos jours, aucune branche de la physique n’échappe à la cristallographie. Cela vaut également pour la chimie, la biologie, la médecine, la minéralogie et pour les sciences des matériaux, observa le président de l’UICr.

Et pourtant, malgré son importance pour le progrès scientifique et social, la cristallographie reste une énigme pour le public, voire pour certains scientifiques.

L’Année internationale de la cristallographie s’efforcera d’y remédier. L’UNESCO et l’UICr prévoient d’organiser, par exemple, des laboratoires de démonstration de cristallographie à l’intention des étudiants et leurs professeurs dans des pays en développement, en partenariat avec des constructeurs de diffractomètres. Les premiers laboratoires seront opérationnels dès début 2014, en Afrique du Sud, en Argentine, en Côte d’Ivoire, au Maroc et en Uruguay.




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