L'ambassade de Russie à Londres a immédiatement dénoncé la réaction britannique, la qualifiant d'"hostile, inacceptable et injustifiée", dans un communiqué.
Theresa May a dénoncé devant le Parlement "un usage illégal de la force par l'État russe contre le Royaume-Uni" et jugé "tragique" la "voie choisie" par le président russe Vladimir Poutine, qui n'a pas répondu à sa demande d'explication sur cette affaire.
Elle s'exprimait dix jours après l'empoisonnement d'un ex-espion, Sergueï Skripal, 66 ans, et de sa fille Ioulia, 33 ans, victimes d'une attaque avec un agent innervant militaire de fabrication russe à Salisbury, dans le sud-ouest de l'Angleterre.
L'escalade des tensions entre les deux pays intervient à quelques jours de l'élection présidentielle en Russie, dimanche, dont le président Vladimir Poutine est le grand favori, et à quelques mois de la Coupe du monde de football en Russie.
Theresa May a précisé à ce propos que Londres n'enverrait aucun représentant, diplomate ou membre de la famille royale, pour assister à la compétition.
La Russie disposait jusqu'ici de 59 diplomates accrédités au Royaume-Uni. Les 23 diplomates expulsés ont "une semaine" pour quitter le territoire, a indiqué Theresa May.
Ajoutant qu'elle suspendait "tous les contacts bilatéraux de haut niveau prévus" et "la révocation de l'invitation faite au ministre des Affaires étrangères (Sergueï Lavrov) de visiter" le Royaume-Uni, elle a toutefois dit "continue(r) de croire que ce n'est pas dans notre intérêt national de couper tout dialogue".
Tentant de réunir le soutien de ses alliés et de la communauté internationale, au moment où le pays s'apprête à quitter l'Union européenne, la cheffe du gouvernement britannique a demandé une réunion d'urgence du Conseil de sécurité de l'ONU, qui se tiendra ce mercredi à 19 heures GMT, a annoncé la présidence néerlandaise en exercice de la plus haute instance de l'ONU.
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Le Royaume-Uni y "informera" le Conseil sur l'empoisonnement de l'ex-espion russe.
Le Kremlin a clamé de nouveau mercredi matin, peu avant l'annonce de ces sanctions, son innocence en soulignant qu'il "n'admet pas" les accusations "sans preuves" et les ultimatums de Londres. Son porte-parole Dmitri Peskov a espéré "que le bon sens l'emportera". "La Russie n'a aucun rapport avec ce qui s'est passé au Royaume-Uni", a-t-il réaffirmé.
'Attaque inacceptable'
Londres avait fixé un ultimatum pour que la Russie fournisse des explications à l'Organisation pour l'interdiction des armes chimiques (OIAC) sur l'agent innervant militaire utilisé, qui a expiré mardi à minuit.
Les principaux alliés du Royaume-Uni, France, Union européenne, Allemagne, Etats-Unis, ont apporté leur soutien aux Britanniques.
Le président du Conseil européen Donald Tusk a estimé mercredi à Helsinki que la Russie était "très probablement" derrière cette "attaque brutale" et annoncé qu'il allait demander à mettre le sujet à l'agenda du sommet européen prévu la semaine prochaine.
L'Otan a de son côté sommé la Russie de répondre aux questions posées par le Royaume-Uni et dénoncé mercredi l'empoisonnement de Skripal comme "une violation flagrante des normes et accords internationaux" sur les armes chimiques.
A l'issue d'une conversation téléphonique avec Mme May, le président américain Donald Trump avait estimé mardi que la Russie devait apporter des réponses "sans ambiguïté" sur cet empoisonnement, selon la Maison Blanche.
"Les deux dirigeants estiment qu'il doit y avoir des conséquences pour ceux qui usent de ces armes odieuses en violation flagrante des normes internationales", a ajouté la présidence américaine.
'Novitchok'
Retrouvés inconscients le 4 mars sur un banc à Salisbury, Sergueï Skripal et sa fille, sont hospitalisés depuis dans un état "critique". Un policier qui était intervenu sur place reste lui aussi dans un état "grave" mais fait de "bons progrès", selon la police.
Selon Theresa May, la substance utilisée appartient au groupe des agents toxiques "Novitchok", mis au point par la Russie à l'époque soviétique.
L'un des "pères" des "Novitchok", Vil Mirzaïanov, qui vit désormais aux États-Unis, a affirmé que la Russie était le seul pays capable de produire et déployer un agent innervant aussi puissant.
L'affaire a rappelé le cas de Litvinenko, ancien agent secret russe empoisonné au polonium-210 et mort à Londres en 2006, où la responsabilité russe avait été établie par un juge britannique.
Dans ce contexte, le décès inexpliqué, lundi à son domicile à Londres, d'un autre Russe, Nikolaï Glouchkov, ancien partenaire en affaires du milliardaire et opposant au Kremlin Boris Berezovksi, décédé en 2013, a attiré l'attention des médias.
Berezovski avait été retrouvé pendu à son domicile.
Avec AFP