Section 12 Architectures moléculaires : synthèses, mécanismes et propriétés

III. Chimie supramoléculaire

La chimie supramoléculaire, reliée aux systèmes polymoléculaires connectés entre eux par le biais de liaisons non-covalentes, représente un vaste domaine d'activité, lié à la conception de systèmes (supra) moléculaires pour le confinement, l'encapsulation, l'auto-assemblage ou la commutation en liaison, en vue du développement de nouveaux projets s'étendant depuis les bio-sondes jusqu'à la catalyse et les matériaux moléculaires intelligents.

L'existence de liaisons non-covalentes engendre une stabilité et une organisation des entités auto-assemblées, sous contrôle thermodynamique, assurées par des liaisons intermoléculaires faibles, qui ouvrent la voie au développement d'associations macromoléculaires, telles que les membranes, les micelles, ou les liposomes.

Les systèmes « hôte-invité » représentent également un domaine très important en chimie supramoléculaire, dans le cadre de la reconnaissance moléculaire, des interactions « drug-receptors » dans le cas des phénomènes biologiques mais aussi dans le cadre de la détection et du transport des analytes par des cargos moléculaires naturels ou artificiels, etc. Dans ce domaine, il convient de souligner, par exemple, le concept de bio-sondes dans lesquelles les substrats porteurs interagissent avec les cibles moléculaires biologiques. De nombreuses sondes sont actuellement largement développées dans le cadre de ce concept « hôte-invité ». Celui-ci est également à la base de la conception d'agents de contraste pour l'imagerie moléculaire, au sein desquels les propriétés de chiralité, les propriétés magnétiques ou de fluorescence des systèmes supramoléculaires sont prometteuses.

L'association d'une molécule hôte et d'un substrat a récemment ouvert la voie à un nouveau domaine d'investigations, la « catalyse supramoléculaire ». La possibilité de reconnaissance sélective d'un substrat de la part d'un récepteur moléculaire, spécifiquement fonctionnalisé et porteur d'un site catalytique, peut conduire à un accroissement spectaculaire d'activité en termes de chimio-, stéréo-, et énantio-sélectivité des réactions catalytiques.

Un autre sujet d'importance concerne la conception d'objets moléculaires réactifs et l'étude des processus dynamiques, qui interviennent dans le domaine de la machinerie moléculaire. Ce vaste domaine de recherche peut conduire à des applications variées. On peut citer, par exemple, la conception d'hôtes commutables ou le développement de polymères supramoléculaires, qui présentent une grande importance en sciences des matériaux auto-réparables.

Globalement, le domaine de la chimie supramoléculaire, par la conception d'objets nouveaux, doués de propriétés spécifiques, propriétés le plus souvent inatteignables avec des systèmes covalents conventionnels, est caractérisé par une créativité fondamentale et un aspect transdisciplinaire qui doivent être poursuivis.