Acide aminé
Un acide aminé est la brique moléculaire fondamentale qui compose tous les peptides et protéines. Sa structure universelle s'articule autour d'un atome de carbone central (Calpha) portant quatre substituants : un groupement amine (-NH2), un groupement carboxyle (-COOH), un atome d'hydrogène (-H), et une chaîne latérale variable notée R. C'est cette chaîne R qui donne à chaque acide aminé ses propriétés physicochimiques uniques : hydrophobie, charge, taille, aromaticité, capacité d'interaction.
Le code génétique code 20 acides aminés standards (protéinogéniques) que l'on classe en quatre grandes familles selon la nature de leur chaîne latérale. Les acides aminés non polaires (Glycine, Alanine, Valine, Leucine, Isoleucine, Méthionine, Proline, Phénylalanine, Tryptophane) sont hydrophobes et se retrouvent au coeur des protéines. Les polaires non charges (Sérine, Thréonine, Cystéine, Asparagine, Glutamine, Tyrosine) forment des liaisons hydrogène avec l'eau. Les acides (Aspartate, Glutamate) portent une charge négative à pH physiologique. Les basiques (Lysine, Arginine, Histidine) portent une charge positive.
Tous les acides aminés protéinogéniques (sauf la glycine) possèdent un centre chiral au Calpha, existant théoriquement sous deux formes énantiomères L et D. La biologie utilise exclusivement la forme L dans la synthèse ribosomale des protéines. Les D-acides aminés, parfois intégrés dans les peptides de recherche (ex : D-Arginine, D-Lysine), résistent aux protéases et allongent considérablement la demi-vie plasmatique. C'est un levier majeur de design peptidique, exploité notamment pour les peptides thérapeutiques longue durée.
Au-delà des 20 standards, il existe des acides aminés non-protéinogéniques très utiles en recherche peptidique. L'acide alpha-aminoisobutyrique (Aib) a double méthyle bloque la rotation et stabilise l'hélice alpha — on le retrouve dans les positions 2 et 20 du semaglutide et du tirzepatide pour résister à la DPP-4. La norleucine (Nle) remplace la méthionine pour éviter l'oxydation. L'ornithine (Orn) et l'acide diaminobutyrique (Dab) allongent ou raccourcissent la chaîne de la lysine. L'acide pyroglutamique cycle le N-terminal et protège contre les aminopeptidases.
Comprendre la chimie des acides aminés est indispensable pour analyser un peptide : lire sa séquence, prédire sa solubilité (dominante hydrophile = eau, dominante hydrophobe = DMSO ou éthanol dilué), identifier ses points de vulnérabilité (Met → oxydation, Asn → déamidation, Cys → formation de ponts disulfure parasites) et interpréter son comportement chromatographique en HPLC. Chaque résidu compte : une seule mutation peut supprimer totalement l'activité biologique ou, au contraire, décupler la puissance d'un peptide.