Ryōji Noyori : Le chimiste qui a appris aux molécules à distinguer leur gauche de leur droite

À douze ans, dans une salle de conférence publique du Kobe d'après-guerre, Ryōji Noyori a regardé un scientifique expliquer comment le nylon était fabriqué à partir de presque rien, et cette phrase est restée gravée en lui pour le reste de sa vie : la chimie, a-t-il réalisé, « peut créer des choses importantes à partir de presque rien ». Quatre décennies plus tard, il avait construit une molécule capable d'un type de création beaucoup plus subtil — une molécule capable d'indiquer à une réaction chimique laquelle des deux versions miroir d'une molécule construire, une distinction invisible à l'œil nu mais critique pour la façon dont un médicament se comporte dans le corps humain. Cette molécule, et la chimie qu'elle a rendue possible, lui ont valu une part du prix Nobel 2001.

Une maison remplie de journaux

Noyori est né le 3 septembre 1938 dans une banlieue de Kobe, au Japon, fils d'un directeur de recherche dans une entreprise chimique dont la maison était, selon ses propres dires, remplie de revues scientifiques et d'échantillons de produits. Il a fréquenté l'école secondaire Nada, excellant en sciences et en mathématiques tout en pratiquant le judo, et est entré à l'université de Kyoto en 1957. Il avait initialement penché vers la physique, en partie sous l'influence de l'ami de la famille et lauréat du prix Nobel de physique Hideki Yukawa, mais la conférence sur le nylon et son intérêt croissant pour la chimie des polymères, puis la chimie organique, l'ont attiré vers la discipline qui définirait sa carrière. Il a étudié sous la direction de Keiiti Sisido et, plus tard, de Hitoshi Nozaki, obtenant sa licence en 1961 et un doctorat en ingénierie à Kyoto en 1967. Un séjour postdoctoral à Harvard sous la direction du chimiste Elias J. Corey a complété sa formation avant son retour au Japon.

Une nomination inattendue à vingt-neuf ans

En 1968, à vingt-neuf ans, Noyori a accepté ce qu'il a décrit plus tard comme un poste inattendu : professeur associé dans un laboratoire de chimie organique nouvellement créé à l'université de Nagoya. Il a été promu professeur titulaire en 1972 et est resté à Nagoya pour le reste de sa carrière de chercheur actif, en faisant l'un des centres mondiaux de premier plan pour la chimie organométallique et la catalyse asymétrique — la branche de la chimie concernée par l'orientation des réactions vers une forme tridimensionnelle spécifique d'une molécule plutôt qu'un mélange inutilisable des deux.

BINAP et le problème de la chiralité

Le problème que Noyori a passé des décennies à résoudre est d'une importance capitale en médecine : de nombreuses molécules, y compris la plupart des médicaments, existent sous deux formes miroir, appelées énantiomères, qui sont chimiquement identiques à presque tous les égards mais peuvent se comporter de manière totalement différente à l'intérieur d'un corps vivant — une forme d'un composé peut être thérapeutique tandis que son jumeau miroir est inerte ou même nocif. La synthèse chimique ordinaire a tendance à produire un mélange à peu près égal des deux formes, qui doivent ensuite être séparées laborieusement. La percée de Noyori, réalisée en 1986, était un catalyseur chiral construit autour d'une molécule appelée BINAP, associée à des complexes métalliques de ruthénium, qui pouvait forcer une réaction d'hydrogénation à construire majoritairement un énantiomère plutôt que l'autre. Les applications se sont révélées immédiatement commerciales : ses catalyseurs ruthénium-BINAP ont permis la production de naproxène, un médicament anti-inflammatoire courant, avec une pureté de 97 pour cent de la forme souhaitée, et sa méthode d'isomérisation des amines allyliques est devenue la base de la production industrielle par Takasago International d'environ 3 000 tonnes de menthol par an avec une pureté énantiomérique de 94 pour cent. La même chimie s'est étendue aux antibiotiques comme la lévofloxacine et à la synthèse de vitamines, d'acides aminés et de prostaglandines.

Le Nobel et ce qu'il a reconnu

En 2001, l'Académie royale des sciences de Suède a décerné le prix Nobel de chimie conjointement à trois scientifiques travaillant sur la catalyse chirale : Noyori a partagé la moitié du prix avec le chimiste américain William S. Knowles pour leurs travaux sur les réactions d'hydrogénation catalysées de manière chirale, tandis que K. Barry Sharpless a reçu l'autre moitié pour les réactions d'oxydation catalysées de manière chirale. Ensemble, leurs travaux ont fondé le domaine de la catalyse asymétrique en tant que discipline industrielle, permettant aux fabricants de construire directement la forme correcte et sûre d'un médicament plutôt que de fabriquer les deux formes et d'en jeter la moitié.

Du laboratoire à l'institution

La carrière de Noyori ne s'est pas arrêtée à la paillasse. De 2003 à 2015, il a été président du RIKEN, le plus grand et le plus prestigieux réseau d'instituts de recherche scientifique du Japon, supervisant un budget annuel d'environ 800 millions de dollars et orientant la science fondamentale japonaise à l'échelle nationale. Il a également présidé le Conseil de reconstruction de l'éducation du Japon, arguant publiquement que « la recherche est pour les nations et l'humanité, pas pour les chercheurs eux-mêmes » et pressant les scientifiques de s'engager directement auprès de l'opinion publique et de la politique gouvernementale sur le développement durable. En cours de route, il a collectionné une longue liste d'honneurs, dont le prix Wolf de chimie (2001), le prix Arthur C. Cope (1997), la médaille d'or Lomonossov (2009) et le statut de membre étranger de la Royal Society (2005), ainsi que des doctorats honorifiques d'institutions à travers l'Europe et l'Asie.

Pourquoi Ryōji est qualifié de génie

L'argument en faveur du génie est ici précis et chimique : Noyori a résolu un problème qui frustrait le domaine depuis des décennies, en concevant un catalyseur suffisamment subtil pour distinguer deux molécules qui sont des images miroir l'une de l'autre — chimiquement presque identiques, mais biologiquement des mondes à part — et suffisamment robuste pour le faire de manière fiable à l'échelle industrielle, et pas seulement lors d'une unique démonstration de laboratoire délicate. Cette combinaison, une conception moléculaire élégante associée à une utilité commerciale robuste, est inhabituelle ; de nombreuses découvertes primées en chimie restent confinées aux articles universitaires, tandis que les catalyseurs de Noyori sont aujourd'hui utilisés pour fabriquer des tonnes de produits pharmaceutiques et de consommation réels. La décision du comité Nobel de diviser le prix en trois est cependant en soi un qualificatif honnête : l'intuition de Noyori n'a pas émergé de manière isolée mais dans le cadre d'une vague plus large de recherche sur la catalyse asymétrique poursuivie en parallèle par Knowles et Sharpless, chacun attaquant une partie connexe du même problème sous-jacent sous un angle différent. Son génie, alors, est mieux compris comme un cas suprême d'intuition chimique appliquée et de persévérance en ingénierie plutôt que comme un éclair d'originalité unique et isolé — le raffinement patient et itératif d'une idée moléculaire, le BINAP, en un outil sur lequel toute une industrie pouvait compter.

Héritage

Les catalyseurs BINAP de Noyori restent des outils de travail dans la fabrication pharmaceutique et chimique fine dans le monde entier, et son mandat à la tête du RIKEN a étendu son influence de la paillasse de laboratoire à l'architecture de la politique scientifique japonaise elle-même — un double héritage rare d'une découverte moléculaire unique et d'une institution nationale façonnée à l'image de son inventeur.