L’absorption des protéines dans le domaine du proche UV est principalement due à la présence de systèmes aromatiques sur la chaîne latérale des trois acides aminés phénylalanine, tyrosine et tryptophane. La façon dont l’énergie électronique des états excités formés est relaxée dans le système est d’une importance capitale pour la stabilité photochimique de ces molécules. Par ailleurs, ces mêmes processus photophysiques sont envisagés en spectrométrie de masse (protéomique) pour analyser localement la chaîne peptidique à proximité du résidu aromatique, en cherchant par exemple à déclencher une fragmentation spécifique découlant de l’excitation UV.
De ces points de vue, l’approfondissement des phénomènes photophysiques mis en jeu lors de la relaxation électronique présente un réel intérêt, notamment dans la perspective d’une comparaison précise avec la chimie quantique pour laquelle la description des états excités demeure encore un défi de nos jours. A ce titre la phase gazeuse, au travers de l’étude de petits peptides modèles, propose un éclairage original, reposant sur la sélectivité conformationnelle, permettant de documenter les effets de conformation sur la photophysique, données très informatives quant à la nature des mécanismes mis en jeu.
Notre étude s’est concentrée sur le résidu Phénylalanine. La spectroscopie laser (notamment de double résonnance IR/UV) en phase gazeuse nous permet de caractériser finement les conformations adoptées des peptides modèles isolés. La dynamique de relaxation du premier état excité pp* est ensuite étudiée grâce à la technique pompe-sonde d’ionisation résonante à deux photons (IR2P) dans le domaine nanoseconde au CEA et dans le domaine picoseconde au CLUPS (Orsay).
La durée de vie de cet état excité s’est révélée extrêmement dépendante de la conformation adoptée par la molécule (et donc de l’environnement du chromophore UV), avec des durées de vie mesurées allant de 70 ns pour les plus lentes au régime sub nanoseconde pour les plus rapides. Ces études réalisées à l’origine de l’état (niveau v=0), sur des bandes vibroniques, ainsi que sur des espèces dont les groupements amides ont été deutérés et méthylés nous ont permis de préciser les caractéristiques de la relaxation électronique, notamment sa sensibilité à la vibration dans l’état pp* excité. La comparaison avec des calculs de chimie quantique des états excités (en collaboration avec l’équipe de N. Doslič, à Zagreb) nous a ainsi permis pour la première fois de préciser le mécanisme en jeu.
Ces résultats expérimentaux sur les peptides Phe montrent tout l’intérêt des techniques spectroscopiques de la phase gazeuse pour préciser les origines de la photophysique de ces systèmes et pour proposer des données précises sur lesquelles étalonner les simulations théoriques.
Structures Biomoléculaires