Déclencher une réaction chimique au bon endroit, au bon moment, simplement en allumant une lumière : c’est le défi que relève une équipe du laboratoire LIMA (UHA, Mulhouse), en exploitant la lumière proche-infrarouge – similaire à celle émise par les télécommandes de télévision.

Imaginez un médicament capable d’agir précisément là où on le souhaite dans le corps, sans affecter les zones saines alentour. Un traitement qui resterait inactif jusqu’au moment choisi, puis se déclencherait à la demande, limitant ainsi les effets secondaires sur le reste de l’organisme. Ce scénario, qui ressemble encore à de la science-fiction, est pourtant l’horizon vers lequel travaillent Morgan Cormier et Margaux Walter[1]. Au sein du laboratoire LIMA[2], ils développent un « déclencheur chimique » capable de déclencher des réactions chimiques entre deux entités moléculaires précisément là où un faisceau de lumière est projeté : un procédé qui s’appuie sur le principe dit de chimie photoclick.

Portrait de Morgan Cormier et Margaux Walter © Néo Boismard--Gillot (équipe CHRI, LIMA)

Un cadenas que la lumière fait sauter

Pour comprendre leur approche, il faut d’abord saisir ce qu’est la chimie-click – un concept récompensé par le prix Nobel de chimie en 2022. Le principe est d’une élégance remarquable : deux molécules, conçues pour se reconnaître, se lient spontanément lorsqu’elles se rencontrent, comme deux pièces de puzzle qui s’emboîtent parfaitement. La réaction est rapide, efficace, et ne génère pas de sous-produits toxiques.
La photochimie-click pousse ce concept encore plus loin : elle consiste à masquer l’encoche de l’une des deux pièces, et à utiliser la lumière comme déclencheur. Tant que ce cache est en place, rien ne se passe. « On protège en fait la réaction qui fait le lien entre les deux molécules », détaille Morgan Cormier. « Cela revient à poser un petit cadenas. Lorsqu’on expose celui-ci à la lumière, cette dernière agit alors comme une clef qui ouvre le cadenas », image-t-il. On déclenche ainsi la réaction « click » au moment même où la lumière s’allume. Le résultat : un contrôle inédit sur le lieu et le moment exact où la réaction chimique se produit. Un déclencheur, en somme.
Ce type de photochimie click n’est pas entièrement nouveau. Mais jusqu’ici, elle reposait presque exclusivement sur la lumière ultraviolette ou bleue, très chargée en énergie – ce qui la cantonnait au laboratoire. Certains UV sont en effet particulièrement nocifs pour les cellules : ce sont d’ailleurs eux que l’on cherche à bloquer avec la crème solaire pour se protéger des brûlures et des cancers de la peau. Et même à doses moindres, ils pénètrent peu en profondeur dans les tissus, s’arrêtant après quelques millimètres à peine. Autant d’obstacles qui rendaient jusqu’ici impossible toute utilisation dans le corps humain.

Le paradoxe de l’infrarouge

C’est là qu’intervient le cœur du projet. La lumière proche-infrarouge – ce rayonnement invisible que votre télécommande de télévision émet à chaque pression sur une touche – présente des propriétés radicalement opposées aux UV. À commencer par sa capacité à traverser environ un centimètre de tissu biologique – suffisamment pour permettre, de l’extérieur, un ciblage précis d’une zone à traiter. Elle présente également l’avantage d’être totalement inoffensive pour les cellules, en raison de la quantité négligeable d’énergie qu’elle y apporte.
Une quantité si négligeable qu’elle est certes sa plus grande qualité... mais aussi son pire défaut ! Car cela a un prix : l’apport en énergie devient dès lors trop faible pour permettre la réaction chimique désirée, qui doit normalement aboutir à la libération du médicament. « Plus on va vers le rouge et l’infrarouge, moins la lumière est énergétique et plus il devient difficile d’ouvrir le cadenas moléculaire », résume Morgan Cormier.
Il fallait donc inventer un médiateur capable à la fois de compenser ce déficit en énergie pour l’ouverture du cadenas, tout en évitant un apport énergétique excessif potentiellement délétère pour les cellules et leur ADN. L’équipe a ainsi eu une idée : élaborer un photocatalyseur absorbant la lumière du proche infrarouge.

Un convertisseur d’énergie moléculaire

Développé au fil de cinq à six ans de recherche au sein de l’équipe, le photocatalyseur est une molécule aux propriétés très particulières. « C’est un convertisseur d’énergie, décrit Morgan Cormier. Il permet la transformation d’une énergie lumineuse en énergie chimique. Il prend pour ce faire l’énergie contenue dans la lumière et la transmet à la molécule que l’on souhaite faire réagir. » L’équipe travaille notamment avec des cyanines – des colorants organiques bien connus en imagerie médicale (fluorescence), ici détournés de leur usage habituel pour jouer ce rôle de convertisseur. Là où le proche-infrarouge seul n’aurait pas la force suffisante, le photocatalyseur agit comme un amplificateur : il capte cette lumière faible et la restitue sous une forme exploitable par la réaction chimique.

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Les lumières ultraviolettes, bleues et visibles ne pénètrent pas, ou très peu, les tissus biologiques. La lumière proche-infrarouge, quant à elle, peut traverser environ un centimètre de tissu, mais son énergie n’est pas suffisante pour déclencher une réaction chimique capable d’activer une molécule d’intérêt. La présence d’un photocatalyseur permet dès lors de transformer cette énergie lumineuse en énergie chimique, qui peut être transférée à la molécule que l’on souhaite faire réagir.  © Catherine Berger pour le CNRS Alsace

La preuve que ce mécanisme fonctionne a d’ailleurs déjà été publiée. Dans un article paru en septembre 2025 dans Chemical Communications, l’équipe démontre en effet l’oxydation d’une molécule de dihydrotétrazine à 810 nm – une longueur d’onde infrarouge – grâce à ce système catalytique. Le chiffre est parlant : 94 % de produit formé sous lumière infrarouge, contre seulement 8 % dans l’obscurité. Autrement dit : le déclencheur fonctionne – et pas qu’un peu !

Construire la boîte à outils

C’est dans ce contexte que Margaux Walter mène sa thèse depuis trois ans. L’attrait de la photochimie click tient aussi à sa dimension environnementale : déclencher des réactions par la lumière évite de recourir à des conditions thermiques sévères (températures élevées, solvants agressifs…) et s’inscrit pleinement dans les ambitions actuelles de la chimie verte, cette discipline qui cherche à concevoir des procédés chimiques plus respectueux de l’environnement. Son travail ne consiste pas à tester le système sur des cellules ou à développer directement une application ; ce n’est pas encore l’heure. « C’est un peu comme fabriquer une pelle, illustre-t-elle. De nombreuses personnes peuvent s’en servir : jardiniers, maçons... Notre rôle est de concevoir l’outil et de démontrer dans quelles conditions il est le plus efficace. À d’autres, ensuite, de s’en emparer et de l’adapter à leurs besoins. »
Concrètement, Margaux Walter explore d’autres types de réactions click activables par infrarouge, et cherche à améliorer la structure du photocatalyseur pour le rendre plus efficace, plus robuste, plus polyvalent. L’objectif est de constituer une véritable boîte à outils – plusieurs réactions, plusieurs systèmes catalytiques – que d’autres équipes, biologistes ou spécialistes des matériaux, pourront ensuite adapter à leurs besoins.
Au quotidien, ce travail ressemble à un dialogue permanent entre hypothèses et résultats. « On est à l’écoute de la chimie, dit Morgan Cormier. On essaie de lancer des expériences par rapport à des hypothèses. Des fois, l’hypothèse se confirme. Et puis des fois, ça nous met une barrière. On essaie d’être assez créatif et de trouver une voie alternative. »

De la paillasse vers les applications : un chemin encore long

Si le principe est démontré, le chemin vers des applications concrètes reste jalonné d’obstacles. L’outil fonctionne déjà bien en conditions de laboratoire sur molécules modèles. Mais une utilisation en milieu biologique, par exemple, impose des exigences bien plus strictes : les molécules doivent être solubles dans l’eau, la réaction doit être suffisamment rapide, les composés ne doivent pas être toxiques. « Notre outil n’est pas encore parfait, reconnaît Morgan Cormier. Il nous faut un cahier des charges pour l’application. Là, il faudra collaborer avec des biologistes qui nous diront : "le problème, c’est que votre outil n’est pas assez soluble dans l’eau” ou “la réaction est un peu trop lente”, par exemple. »
Si le chemin qui sépare le laboratoire du patient est encore significatif, la démonstration de faisabilité est quant à elle faite, publiée, chiffrée. Suivra naturellement un dialogue interdisciplinaire capital pour le projet.
Les débouchés potentiels sont larges. Le plus évident est celui évoqué depuis le début : déclencher des réactions sous-cutanées à un endroit précis du corps, pour libérer un médicament exactement là où il est nécessaire. Mais l’outil pourrait aussi servir au diagnostic médical, en libérant une sonde biologique capable de détecter la présence d’un marqueur dans l’organisme. Et même au-delà du vivant : en dirigeant un faisceau laser sur la surface d’un matériau, les chercheurs imaginent pouvoir modifier sa structure chimique uniquement aux endroits irradiés – c’est le principe de la lithographie, utilisée notamment dans la fabrication de composants électroniques. Autant d’usages qui reposent tous sur ce même principe : diriger un faisceau de lumière invisible, et décider ainsi précisément où et quand la réaction chimique se produit.

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Ces recherches et cet article ont été financés en tout ou partie par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) au titre du projet ANR-22-CE07-0019. Cette communication est réalisée et financée dans le cadre de l’appel à projet Sciences Avec et Pour la Société - Culture Scientifique Technique et Industrielle. 

Liens utiles :

1. Laboratoire LIMA (CNRS/Unistra/UHA) [4]
2. Équipe CRHI – Chimie Radicalaire Hétérocycles et Interfaces [5]
3. Fiche ANR du projet Photo-Click-NIR [6]
4. Article de référence (2025) : M. Walter, M. Cihan, M.-L. Goddard, J.-P. Goddard, M. Cormier, Chem. Commun., 2025, 61, 16830–16833. DOI : 10.1039/D5CC03860J [7]
5. Article de référence (2021) : A. R. Obah Kosso, N. Sellet, A. Baralle, M. Cormier, J.-P. Goddard, Chem. Sci., 2021, 12, 6964–6968. DOI : 10.1039/D1SC00998B [8]