Lily E. Kay
Hist. Phil. Life Sci., 10 (1988), 51 - 72
Laboratory Technology and biological knowledge
The TISELIUS Elecrophoresis Apparatus, 1930-1945

(traduction des 3 premières pages)

Introduction

En 1937, Les "Transactions of the Faraday Society" annonçaient (la mise au point d’)un nouvel appareil pour l'analyse électrophorétique des mélanges colloïdaux, par Arne TISELIUS de l'Université d'Uppsala ([1]). C'était une énorme pièce d'équipement, prenant  20 pieds (609,60 cm soit 6,096 m) en longueur et environ 5 pieds (1,524 m) en hauteur (1 pied = 30,48 cm). Il utilisait un tube en U en verre spécialement fabriqué, dans lequel les mélanges de protéines sujets à une force électromotrice étaient pour la première fois séparés de manière satisfaisante par la différence de charge, et les frontières qui se déplacent étaient visualisées par un dispositif Schlieren, ou par « shadow photography ». Il coûtait 6000 $ à construire et 5000 $ par an pour la maintenance et la mise en œuvre (ceci incluant les salaires d'un physicien et d'un couple de techniciens spécialement formés), un coût approchant celui de la construction (page 52) et du fonctionnement du cyclotron qui était son contemporain ([2]). Ce nouvel outil eut un fort impact sur la recherche dans les sciences de la vie et devint le centre de l'organisation de projets interdisciplinaires en biochimie, en microbiologie, en immunologie et en génétique biochimique ; c'était un outil de première importance dans le champ naissant de la biologie moléculaire[3]. Les études d'électrophorèse allaient se trouver au premier plan des études de biochimie et de biologie moléculaire dans les années 1940, amenant à quelques découvertes significatives, par exemple, l'isolement des anticorps, le fractionnement du sang et l'élucidation des bases moléculaires de l'anémie falciforme. En reconnaissance de son importante contribution aux connaissances biologiques, TISELIUS fut récompensé en 1948 par le prix Nobel de Chimie.
page 52 : L'introduction de l'appareil d'électrophorèse de TISELIUS dans les sciences de la vie était un reflet d'une tendance croissante. Entre les années 1930 et 1950, divers domaines des sciences de la vie évoluèrent en entreprise scientifique sophistiquée et coûteuse. Les laboratoires de biologie et de biochimie, précédemment essentiellement caractérisés par de la verrerie, des microscopes et des instruments de paillasse relativement simples, vers le milieu du siècle en vinrent à utiliser de puissantes machines comme des ultracentrifugeuses, des microscopes électroniques et des appareils à électrophorèse. En fait, une caractéristique marquante  de la nouvelle biologie moléculaire, qui était financée et soutenue par la Rockefeller Foundation dans les années 1930 et 1940, était une application délibérée et systématique d'outils provenant des sciences  des sciences physiques pour l'étude des processus vitaux ([4]).
page 52 : Cet accent mis sur la technologie transforma, d'une manière croissante, la recherche biologique dans divers domaines en "big science" - une activité d'équipe centrée sur des appareils massifs. Ceci, à son tour, eut un profond impact sur l'organisation de la recherche. L'escalade des coûts de l'équipement de laboratoire créèrent le besoin d'un financement à grande échelle des sciences de la vie par le secteur privé, spécialement la Rockefeller Foundation. Des projets d'équipe tournant autour de nouvelles technologies complexes amenèrent la création de réseaux de spécialistes - ou de "groupes de paradigmes" selon la terminologie de KÜHN - qui partageaient non seulement les matériels et les méthodes mais aussi les prémices et les vues scientifiques du monde ([5]). A l'intérieur d'une telle vue du monde, la connaissance biologique croissante quitta (page 53) l'étude des organismes supérieurs et fut repensée en terme d'investigation cellulaire et moléculaire, spécialement de recherche sur les protéines ; les résultats obtenus grâce à ces outils qui sondèrent  les cellules et molécules furent interprétés en langage physico-chimique.
page 53 : L'appareil d'électrophorèse selon TISELIUS  et les recherches qu'il initia sont un exemple de ces progrès scientifiques et institutionnels dans les sciences de la vie. D'un point de vue intellectuel, la conception et les premières utilisations reflétaient la prémisse  centrale que les protéines étaient les substances physiologiques primaires. La plupart des chercheurs en science de la vie supposaient implicitement que la spécificité des anticorps, des enzymes, des virus et des gènes était déterminée par leur composition en protéines : il était alors considéré comme assuré qu'en élucidant les propriétés physico-chimiques des protéines on pourrait rendre compte des myriades de phénomènes impliqués dans la croissance, la régulation et la réplication, et d'une manière ultime de révéler la nature véridique de la vie elle même ([6]).
page 53 : Du point de vue institutionnel, la recherche sur l'électrophorèse signifiait l'accès à des ressources. Jusqu'à la fin des années 1940, quand il commença à être disponible commercialement, plus facile d'utilisation et moins cher, l'appareil de TISELIUS  était la marque de laboratoires bien dotés. A leur tour, les laboratoires de ces chimistes des protéines, entièrement ou en partie subventionnés par des fonds fournis par la Rockefeller Foundation devinrent des centres de formation spécialisée et des sites de projets de collaboration en électrophorèse dans les sciences de la vie ([7]).
 page 53 : L'émergence et la première diffusion  de l'appareil d'électrophorèse selon TISELIUS  peut alors servir à une intéressante étude de cas sur la naissance de la recherche basée sur la technologie dans les sciences de la vie dans les années 1930 et 1940. Des débuts de la conception et de la construction à la diffusion plus tardive et à l'utilisation de l'appareil de TISELIUS, on peut observer l'influence des progrès intellectuels et institutionnels déjà mentionnées : l'accent mis sur l'approche physico-chimique des phénomènes biologiques, la (page 54) domination du paradigme des protéines, l'émergence d'un réseau de spécialistes et le rôle central de la Rockefeller Foundation dans le développement des sciences de la vie. Au même moment, l'étude de cas concernant l'appareil de TISELIUS met en lumière l'impact des outils expérimentaux sur la connaissance biologique et l'importance d'étudier le rôle que joue la technologie de laboratoire dans l'histoire des sciences de la vie.

Electrophorèse et recherche sur les protéines 1930 - 1937

page 54 : Quand TISELIUS vint à l'Université de Princeton comme boursier Rockefeller, en 1934, il avait mis au point le projet compliqué d'électrophorèse, sa thèse à l'Université d'Uppsala sous la direction de The SVEDBERG, l'inventeur de l'ultracentrifugeuse ([8]). "Je peux encore me souvenir de cela comme presque d'une souffrance  physique quand regardant des photos d'électrophorèse, principalement des protéines sériques", se souvenait TISELIUS, des années après, "je décidais de m'intéresser au problème  d'une manière toute différente, mais une cicatrice était déposée dans mon esprit et ceci s'avéra des années plus tard significatif ([9]).. Pendant cette année de bourse Rockefeller durant laquelle il avait prévu d'étudier les cristaux  (page 55)  de zéolithes, TISELIUS, fortement pressé par les collègues et les amis de SVEDBERG au Rockefeller Institute  décida de réduire ses efforts. Il décida de retourner au problème  irrésolu de la séparation des protéines et son obstacle majeur pour expliquer les mécanismes moléculaires gouvernant les phénomènes vitaux.
page 55 : L'urgence pour le groupe d'Uppsala et les chercheurs de l'Institut Rockefeller de développer une technologie pour séparer les protéines et le soutien prodigue de la Rockefeller Foundation pour la recherche sur les protéines reflétaient les prémisses que les protéines étaient les déterminants de la spécificité biologique et de la base physique de la vie. "Toute cette association de phénomènes que nous appelons "vie" est manifestée uniquement par de la matière constituée de grandes quantités de protéines, et n'est jamais montrée en l'absence de telles substances". Ceci était une citation d'un des plus importants textes de biochimie que  Warren WEAVER (le Directeur de la Division des sciences Naturelles de la Rockefeller Foundation) utilisait pour justifier la jonction croissante de fonds dans la recherche sur les protéines , fonds qui furent également utilisés pour la construction de l'appareil à électrophorèse de TISELIUS et pour la recherche qu'il engendrait ([10]).
page 55 : Faisant écho aux vues des leaders dans différents domaines de la biochimie et de la physiologie, WEAVER expliquait la position centrale de la recherche sur les protéines  dans le programme de la Rockefeller Foundation en biologie moléculaire :

page 55 : Il se mit à faire la liste des nombreuses maladies causées par les virus  - "des molécules  de grosses (longe) protéines" - et à décrire les activités des enzymes : "les exécutants parfaits". A cause de ces propriétés, WEAVER concluait, les protéines méritaient leur nom de "substance première" et étaient par conséquent un objectif premier pour des recherches physiologiques ([11]).
page 55 : WEAVER signala qu’en dépit de l'importance des protéines, la connaissance de leur structure, leurs propriétés physico-chimiques et leur compréhension des mécanismes gouvernant leurs spécificités biologiques étaient vagues. Cependant dans les débuts de 1930, il y avait à peine (hardly) un domaine des sciences de la vie où (page 56) la séparation des protéines individuelles d'un mélange complexe n'était pas un obstacle majeur. Par exemple, il était bien connu d'après les recherches de Karl LANDSTEINER et autres que le sérum sanguin était un complexe  qui pouvait être séparé en fractions, mais les scientifiques soupçonnaient que quelques unes des fractions séparées étaient en fait des artefacts expérimentaux, produits par des extraction

[1] Ref 1 : A. TISELIUS, A New Apparatus for Electrophretic Analysis of Colloidal Mixtures, Transactions of the Faraday Society, 33, 1 (1937), 524 - 531
[2] Ref 2 : Rockefeller Archive Center
[3] Note du traducteur : il s’agit dans cet article de ce qui peut être appelé la « première » biologie moléculaire : l’explication des phénomènes biologiques en utilisant le concept de molécules ; la biologie moléculaire des années 70, centrée sur la transmission de l’information génétique, est, de ce point de vue, chronologiquement seconde et ne concerne, sensu stricto, que certains aspects des phénomènes biologiques .
[4] Ref 3 : Pour différents aspects du rôle de la Rockefeller Foundation dans la mise en forme de la biologie moléculaire et son modus operandi voir : R. A. Kohler, The management of Science : The experience of Warren Weawer and the Rockefeller Foundation Programme in Molecular Biology, Minerva, 14, 1976, 249 - 293 ; E. J. Yoxen, Giving Life a New Meaning : The Rise of Molecular Biology Establishment, Scientific Establishments and Hierarchies: Sociologies of Sciences, V, edited by N. Elias, H. Martins and R. Whitly, Dordrecht, D. Reidel, 1982, 123 - 143 ; P. Abir-Am, The Discourse of Physical Power and Biological Knowledge in the 1930s : A Reappraisal of the Rockefeller Foundation's "Policy" in Molecular Biology, Social Studies of Science, 12, 1982, 341 - 382 ; and L. E. Kay, Conceptual Models and Analytical Tools : The Biology of the Physicist Max Delbrück, Journal of History of Biology, 18, N° 2, 1985, 207 - 246
[5] Ref 4 : T. S. Kuhn dans sa discussion des caractéristiques de la science normale dans The Sruture of Scientific revolution, Chicago, University of Chicago Press, 1962, Chapitrs 3 et 4, a déjà attiré l'attention sur le rôle important des méthodes et instruments dans l'identification des groupes de paradigmes. Derek da Solla Price fut celui qui mit le plus en lumière (principal proponent) l'idée que des "colleges invisibles" ou de réseaux scientifiques façonnaient les disciplines scientifiques, par l'accès à des appareils ou des publications. Voir par exemple, D. de S. Price et D. Beaver, Collaboration in an invisible College, in American Psychologist, 21, 1966, 1011 - 1018
[6] Ref 5 : Des affirmations (statements) concernant la primauté des protéines dans les sciences biologiques se rencontrent dans beaucoup d'endroits dans la littérature scientifique durant lapremière moitié de ce siècle, par exmple le Journal of General Physiology, Protoplasm et Scientific American. pour une discussion de' ce point voir également L. E. Kay, Cooperative Individualism and the Growth of Molecular Biology at the California Institute of technology, 1928 - 1953, Ph D Dissertation, The Johns Hopkins University, 1986
[7] Ref 6 : En plus de la Rockefeller Foundation, le Josiah Macy Jr. Foundation à New York finançait la construction d'appareils de TISELIUS dans les années 1940, et en Suède, les fondations Nobel et Wallenberg
[8] Ref 7 : A. TISELIUS, The Moving Boundary method of Studying the Electrophoresis of Proteins, Inaugural Dissertation Uppsala, 1930 ; Nova Acta Soc. Scient. Upsaliensis, IV, 7, N° 4 Voir également The Svedberg, Trans. Faraday Soc., 26, 1930, 737
[9] Ref 8 : R. A. Kekwick et K. O. Pedersen, Arne TISELIUS, in Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, 20, 1974, 403. Egalement TISELIUS , in Dictionnary of Scientific Biography, 3, New York, Scribers, 1970 - 1980, 420
[10] Ref : citation d'après Warren WEAVER  de Fundamentals of Biochemistry, 1935, p. 1
[11] ref 10 : Warren WEAVER (note 9) pages 4 - 5