Histoire de la biochimie

Introduction

2010-04-14T19:50:02Z

Introduction

Biographies (histoire de la biochimie)

Nombreux sont les noms des scientifiques cités dans les cours de biologie technique. Ces noms relèvent des différentes disciplines et si on peut essayer d'être le plus exhaustif possible, il ne saurait être question ici de proposer des notices biographiques à propos de tous.

On se centrera essentiellement sur ceux cités dans les travaux de biochimie (et un tout petit peu) et de génie biologique. A des noms « classiques » et incontournables (Michaelis, Fischer, Tswett, Svedberg, Tiselius, Briggs, Misson, Charpentier-Volhardt, …) s’ajouteront d’autres moins connus (Edsall, Weaver, Loeb, ….) dans la mesure où ils concernent des chimistes (physico-chimistes) dont le rôle est le plus souvent méconnu ou des personnes ayant influencé les programmes de recherche. De plus, on trouvera le nom de divers microbiologistes dans la mesure où la biochimie moderne ainsi que son bourgeonnement des années après 70 (il s’agit bien évidemment de la (seconde) biologie moléculaire) utilisent du matériel et des modèles (un modèle) microbiologiques : Pasteur, Koch, Escherich, Gram ...

Ainsi seront progressivement mises en place des notices biographiques de scientifiques dont le tableau suivant rappelle brièvement les champs dans lesquels ils se sont illustrés :

Version 1

Nom	Champ scientifique (date de la publication de l’article considéré comme princeps)
Seignette	Tartrate double de sodium et de potassium
Lavoisier	Fondateur de la chimie moderne : pesées précises
Gay Lussac
Berthollet	Titrages acido-basiques volumétriques
Mendel	Fondation de la génétique (1865)
Fischer	Chimie des sucres
Chevreul	Principes immédiats
Tswett	Chromatographie (1906)
Gram	Coloration
Soerensen	pH (1909)
Berzelius	Concept de catalyse
Pasteur	Dissymétrie moléculaire (acide racémique) microorganismes
Bertrand	Notion de coenzyme (1897)
Büchner	Obtention du « jus de levure » (1899)
Berthelot	Découverte de l’ »invertine » (invertase)
Henri	Précurseur de Michaelis : existence d’un complexe entre l’enzyme et son substrat
Michaelis	Travail sur l’invertase (mesures polarimétriques) relation entre la vitesse initiale de réaction enzymatique vi et la concentration en substrat (équation de Michaelis – Menten) (1913)
Menten	Travail sur l’invertase (mesures polarimétriques) relation entre la vitesse initiale de réaction enzymatique vi et la concentration en substrat (équation de Michaelis – Menten)
Knoop
Hardy
Mohr
Fleming	Découverte de la pénicilline (1928)
Sumner	Cristallisation de l’uréase (1926)
Northrop	Cristallisation de la pepsine et de la trypsine
Harden
Young
Cori	Activation du glucose sous forme d’esters phosphorylés
Meyerho
Keilin	Cytochrome c
Maillard
Henderson	Equation d’Henderson - Hasselbalch
Hasselbalch	Equation d’Henderson - Hasselbalch
Briggs	Dosage du phosphore Etat stationnaire
Misson	Dosage du phosphore
Haldane	Dosage du phosphore Etat stationnaire
Krebs	Cycle de l’urée (cycle de l’urée de Krebs-Henseleit) Cycle de l’acide citrique (cycle des acides tricarboxyliques)
Warburg	Méthode manométrique Coenzymes pyridiniques, en particulier porpriétés spectrales (1930 – 1935)
Beadle	Expérience de Beadle et Tatum sur Neurospora crassa (1940) : un gène un enzyme
Tatum	Expérience de Beadle et Tatum sur Neurospora crassa (1940) : théorie « un gène un enzyme »
Cohn	Séparation des divers constituants des protéines sériques par précipitation par les sels et les solvants organiques
Lipman
Chance	Méthodes spectrophotométriques pour l’étude de la chaine respiratoire
Ochoa	Rapport P / O
Avery (Avery, McLeod, Mc Carthy)	Expérience d’Avery, McLeod et Mc Carthy : transformation du pneumocoque (1944)
Mac Leod (Avery, McLeod, Mc Carthy)	Expérience d’Avery, McLeod et Mc Carthy : transformation du pneumocoque (1944)
Mac Carthy (Avery, McLeod, Mc Carthy)	Expérience d’Avery, McLeod et Mc Carthy : transformation du pneumocoque (1944)
Sanger	Méthode au FDNB Structure des chaînes de l’insuline Structure de l’insuline
Stein (Stein et Moore)	Analyse des mélanges d’acides amines (v 1950)
Moore (Stein et Moore)	Analyse des mélanges d’acides amines (v 1950)
Du Vigneaud	Structure d’hormonens peptidiques cycliques (1953)
Chargaff	% A T = % G C
Pauling	Hélice a
Monod	Aspects techniques et quantitatifs de la culture (de Bacillus coli (actuellement Escherichia coli))en milieu liquide, diauxie (sa thèse de 1942) opéron lactose allostérie
Lynen	b-oxydation
Lehninger	B ioénergétique
Charpentier - Volhardt	Dosage des chlorures



Crick	Structure de l’ADN (1953)
Watson	Structure de l’ADN (1953)
Lwoff	phages
Kornberg	ADN polymérase (1956)
Ingram	Anémie falciforme (1956)
Pardee (Pardee, Jacob et Monod)	Induction par inactivation du répresseur (1958)
Jacob (Pardee, Jacob et Monod)	Induction par inactivation du répresseur (1958)
Monod (Pardee, Jacob et Monod)	Induction par inactivation du répresseur (1958)
Meselson (Meselson et Stahl)	Replication semi conservative de l’ADN (1958)
Stahl (Meselson et Stahl)	Replication semi conservative de l’ADN (1958)
Hirs, Stein et Moore	Structure primaire de la ribonucléase (1960)
Mitchell	Théorie chimio-osmotique(1961)
Nirenberg, Khorana et Ochoa	Code génétique(1961 – 1965)
Jacob, Brenner et Meselson	Mise ne évidence du messager




Arber	Enzymes de restriction (1965)
Philipps, Blake, Koenig, Mair, North	Structure tridimensionnelle du lysozyme (1966)
Temin et Baltimore	Transcriptase réverse (v 1969)
Berg et Cole	Premier protocole de génie génétique (1973)
Boyer	Premier protocole de génie génétique (1973)
Boyer et Swanson	Création de Genentech (1976)
Maxam et Gilbert	Séquençage chimique de l’ADN (1977)
Sanger, Nicklen, Coulson	Séquençage enzymatique de l’ADN (1977)

Von Montaigu	Début du génie génétique végétal (1980)
Mullis	PCR (1980)
Brinster et Palmiter	Première souris transgénique (1981)
Jeffreys	Empreintes ADN (1984)

Des références bibliographiques quant à ces découvertes scientifiques et quant à d’autres sont citées dans les éléments de chronologie qui seront mis en ligne.

Merci de signaler (onglet CONTACT) les omissions, oublis et surtout les ERREURS.

Détail bibliographie

2010-04-17T09:15:51Z

Livres

Articles

Introduction 1

2010-04-14T20:03:19Z

Des temps forts ...

Une approche …

I - Histoire de la chimie et histoire de la biochimie ...

S’il existe un nombre non négligeable de livres sur l’histoire de la chimie dans sa généralité, que ce soit du niveau recherche ou du niveau vulgarisation, il n’existe, à ma connaissance, aucune monographie de facture réellement historique intitulé « Histoire de la biochimie », que ce soit en français ou en anglais[1] …Un certain nombre de raisons peuvent expliquer cette différence.

1 - La biochimie est une discipline qui, par son nom même, dérive de la chimie. Ses concepts de base sont en fait ceux de la chimie et la biochimie, en tant que biologie moléculaire, serait vue, ainsi, et quelque soit la spécificité de son champ, non pas comme une discipline à part entière, mais comme une des branches émergentes de la chimie. Ainsi nombre d’ouvrages sur l’histoire de la chimie se terminent par un ou plusieurs chapitres consacrés à la biochimie en tant qu’une des pistes de développement de cette discipline. De même, dans un autre registre, les laboratoires de recherche de chimie (et les écoles d’ingénieurs, chimistes ou non) investissent largement le champ de la biochimie, en tant que chimie du vivant et terra incognita, donc à explorer (retour à l’esprit Far-West ?). A ceci, on pourrait objecter que la biochimie s’est différenciée de la chimie par la mise au point d’instruments adaptés à la spécificité de l’objet d’étude et par la manière dont elle les traite ; dans ce sens, la biochimie a pris son indépendance et ne saurait être confondue avec la chimie.
Avenir de la chimie pour les chimistes, la biochimie l’est également pour les biologistes : elle figure en bonne place des histoires de la biologie[2], c'est-à-dire dans les pages consacrées aux derniers développements de la biologie, les développements les plus prometteurs, ceux porteurs d’avenir …
En ce sens, la biochimie n’est que la version modernisée et moderniste de la chimie, pour certains, ou de la biologie, pour d’autres, et ne saurait avoir d’existence autonome : il ne saurait y en avoir une histoire propre.

2 –A partir du début du XXe siècle[3], les développements marquants de la biochimie sont le fait :
           * de scientifiques issus de cultures notablement différentes : les chimistes, les médecins et, seulement après, les biologistes ; ce n’est qu’après la seconde guerre mondiale que s’est constitué réellement (institutionnellement), dans certains pays, le groupe des biochimistes ; celui-ci s’est scindé[4] lors de l’apparition de la (nouvelle) biologie moléculaire dans les années 70 ; ceci a été le début d’un éclatement disciplinaire et rares doivent être actuellement les chercheurs qui se reconnaissent sous le vocable de biochimistes,
           * d’institutions et sociétés de types différents (publiques/ privées, académiques/ industrielles),
           * de thématiques de départ très différentes,
           * de différents pays.
L’objet d’étude de l’histoire de la biochimie ne laisse donc pas apparaitre, au moins au début de son développement et du fait de son émiettement, cette continuité conceptuelle qui plait tant aux tenants de la seule prise en compte des facteurs internes dans le développement d’une discipline. Longtemps, seule une continuité conceptuelle (épistémologie internaliste) a autorisé l’écriture d’ouvrages académiques ou même de vulgarisation. La situation a changé avec l’apparition de domaines et de sous domaines de la biochimie et la création de grands pôles de recherche au sein desquels la continuité conceptuelle apparaissait mieux. De plus, la prise en compte des facteurs externes dans le développement d’une discipline (épistémologie externaliste) a permis de positiver cet émiettement des connaissances issues de lieux et structures institutionnelles différentes : il ne s’agit plus d’obstacles à un rapport sérieux de la manière dont se sont élaborées les connaissances scientifiques mais d’objets d’études positives centrées sur telle institution, telle découverte, tel sous domaine … sans que pour autant une étude globale touchant tout le champ de la biochimie soit jugée possible

3 – La discipline « biochimie » a été longue à se mettre en place pour traiter des structures les plus complexes car elle a dû développer des outils en rapport avec son objet ; elle s’est avérée mature après la seconde guerre mondiale avec la détermination des structures primaires des protéines. La simple accumulation de ces structures montra vite cependant ses limites. C’est aux alentours des années 1970 qu’un renouveau se produisit avec l’apparition des structures tridimensionnelles, d’un côté, et de la (nouvelle) biologie moléculaire. Cette dernière a donné naissance à de nouveaux domaines de recherche avec, entre autres, la génomique, la protéomique, la post- génomique. Devant la complexité des méthodologies mises en œuvre, de leur évolution très rapide, d’une bibliographie surabondante, pour les dernières décennies, seuls ceux qui ont été directement impliqués dans ces travaux peuvent avoir le recul nécessaire pour en reconstituer et caractériser les principales étapes de l’évolution. Ainsi un chercheur ne pourra publier qu’une synthèse au niveau d’un domaine[5] (ou sous domaine) de cette biochimie / biologie moléculaire désormais éclatée. Ainsi de telles synthèses constituent des « Review » développées ; elles peuvent être considérées comme des ouvrages historiques, au sens commun, du fait de la rapide obsolescence des connaissances présentées et de leur approche, en général, internaliste ; il leur manque le recul nécessaire pour prétendre au statut historique complet caractérisé par une approche externaliste.

[1] Les volumes 30 à 44 de Comprehensive Biochemistry édité par Elsevier à Amsterdam (edited by Marcel Florkin and Elmer Stotz) sont intitulés A History of Biochemistry (voir, en début de page, la vignette de la couverture d'un des volumes 30 (1972), ou 31 (1975) ; il s’agit pour les trois premiers volumes d'un exposé historiques du développement des divers types de connaissances ; les volumes suivants sont consacrés à une sorte de “Review” ce, à grande échelle, d'un thème donné ou des travaux de chercheurs de premier plan. Il ne sagit pas là d'une monographie telle qu'il en existe à propos de la chimie.
[2] Dernière en date, à ce jour, Vignais, Pierre, La biologie des origines à nos jours, Une histoire des idées et des hommes, Les Ullis, EDP Sciences, ISBN 2-86883-519-8
[3] Moment d’émergence de la biochimie en tant que corpus spécifique de connaissance
[4] Ce qui ne veut pas dire que ce ne sont que des biochimistes qui se son rassemblés sous le vocable de « biologistes moléculaires » : les profils étaient beaucoup plus variés incluant des biologistes et des microbiologistes …
[5] Il y a des exceptions : les chercheurs, tel, par exemple, Michel MORANGE, qui investissent le champ de l’histoire des sciences

CB vol. 45

2010-04-18T07:53:39Z

Comprehensive Biochemistry 45 : A History of Biochemistry
..... (2006)

45 : autre série 2006

Edited by Giorgio Semenza, Swiss Institute of Technology (ETH), Zurich, Switzerland and
University of Milan, Italy

Preface by Giorgio Semenza

Chapter 1 : Odyssey of a Biochemist by Osamu. Hayaishi

Chapter 2 : A Voyage of the Inner Space of Cells by Wolfgang Baumeister

Chapter 3 : Fixed to Translation: A Recollection by August Böck

Chapter 4 : Denis Chapman : Oiling the Path to Biomembrane Structure by Peter J. Quinn

Chapter 5 : Embden-Meyerhof-Parnas, the First Metabolic Pathway: The Fate of Prominent Polish Biochemist Jakub Parnas by Jolanta Barañska

Chapter 6 : A Journey with Bleeding Time Factor by Birgir Blombäck

Chapter 7 : A Neuropathologist’s Diary by Adriano Aguzzi

Chapter 8 : An Autobiographical Sketch: 50 Years in Cancer Immunochemistry by G.I. Abelev

The uss of life

2010-04-20T07:46:48Z

Robert BUD, The uses of Life

Tiselius

2010-04-28T19:23:13Z

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 :

"Les protéines sont les constituants fondamentaux des muscles, des tendons et des tissus de connexion ; ils ont une partie d'à peu près chaque organe et interviennent dans à peu près tous les processus vitaux. Elles sont le composant principal des chromosomes qui gouvernent notre hérédité ; ce sont les éléments de base du protoplasme de toute cellule de chaque chose vivante. Notre immunité vis à vis de beaucoup de maladies dépend de la mystérieuse capacité des globulines sériques, une protéine dans le flot sanguin pour former des anticorps spécifiques quand des protéines étrangères sont introduites. Plusieurs hormones sont de nature protéique."

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

Leonor Michaelis

2010-04-11T18:33:31Z

Leonor Michaelis
(Berlin, 16 janvier 1875 - New York, 8 octobre 1949)

D'après le Scientific Biography Dictionnary

Peu de scientifiques du XXème siècle ont contribué comme Leonor MICHAELIS à l'avancement de divers aspects des sciences allant de l'embryologie à la magnétochimie en passant par la biochimie. Bien qu'ayant été un scientifique reconnu par ses pairs, il n'eut un poste officiel qu'à partir de 54 ans à l'Institut Rockefeller pour la recherche médicale de New York. L'antisémitisme sévissant en Allemagne même avant l'avènement de Hitler le priva d'un poste permanent dans une université.

Il était le fils de Moriz MICHAELIS, petit commerçant à Berlin et de Hulda Rosenbaum. Au Koellmisches Gymnasium de Berlin, il apprit le latin, le grec, les langues, la littérature, l'histoire et la musique. Il décida cependant d'étudier la médecine et fut reçu maître (M. D. degrees) en 1897 après un dernier semestre à Fribourg en Brisgau.

MICHAELIS commença son travail scientifique au laboratoire de HERTWIG par un travail sur l'histologie de la sécrétion du lait. Son premier article scientifique concerne la fertilisation de l'œuf de triton. Il s'intéressa à l'histologie et il fut l'assistant privé de Paul EHRLICH dans un Institut (Institüt für Serumforschung und Serumprüfung) près de Berlin. Il fut obligé de s'intéresser à la chimie des colorants qui avaient été développés pour l'industrie textile. Il étudia également la nouvelle chimie physique et les principes mathématiques qui soutenaient ses principes. Il mit en évidence la coloration de granules par le vert Janus (les futures mitochondries) et écrivit plus tard, en 1902, un livre sur l'histologie. Il ne resta qu'un an chez EHRLICH.

En 1900, MICHAELIS rejoignit l'hôpital municipal de Berlin (équipe de Moritz Litten) où il resta quatre ans. Ses travaux portèrent sur les colorations histologiques et sur l'immunologie.

En 1903, il est engagé comme Privatdozent ([1]) à l'Université de Berlin. En 1904 MICHAELIS est invité à venir comme assistant de recherche en cancérologie dans le nouveau département créé par LEYDEN à l'Hôpital de la Charité de Berlin. Cette période fut celle de l'introduction de l'ultramicroscope inventé par Siedentopf et Zsigmondy commercialisé par Zeiss ([2]). Michaelis se marie en 1905 ; il eut deux filles. Il est nommé la même année ausserordentlicher Professor à l'Université de Berlin, poste sans salaire, sans laboratoire ni fonds pour la recherche. Conscient de n'avoir aucun avenir académique stable, il accepta le poste de bactériologiste à l'hôpital municipal "Am Urban". Il y resta jusqu'en 1921 et c'est là que, durant la période 1905 - 1921, il apporta ses contributions les plus importantes à la science de son époque. Celles ci furent réalisées en collaboration avec son ami chimiste Peter Rona. Elles concernent : le rôle de la concentration des ions hydrogène sur la détermination des propriétés de solutions de protéines ou d'enzymes, le mode d'interaction enzyme-substrat dans la catalyse, l'adsorption de petites molécules par des substances colloïdales.

Selon Michaelis, l'article de Sörensen parut en 1909 au moment où lui même finissait un travail sur l'utilisation de l'électrode à hydrogène pour déterminer l'effet de la concentration des ions hydrogène sur l'activité enzymatique. Michaelis étendit cette idée en montrant en 1911 (avec Henri Davidson) que l'effet du pH sur la catalyse enzymatique est en fait celui de la dissociation d'un acide faible. De plus il développa la théorie de la dissociation des électrolytes amphotères, comme les acides aminés et les protéines et donna une formulation quantitative au concept de pH isoélectrique introduit en 1900 par William HARDY. Il montra également qu'au pHi un certain nombre de propriétés étaient à leur minimum ou à leur maximum. Il mit au point une méthode élctrophorétique pour mesurer le pHi des protéines. Ces résultats étaient en accord avec les mesures de solubilité réalisées (travaux publiés en un livre en 1914, seconde édition en 1923 et traduction anglaise en 1926)

Les études de Sörensen et Michaelis sur l'effet du pH sur l'activité catalytique des enzymes amenèrent à l'important travail réalisé dans le laboratoire de Michaelis sur l'effet de la concentration du substrat sur la vitesse initiale de l'action des enzymes. Victor Henry avait, suite à des études réalisées en 1903, proposé l'existence d'un complexe enzyme substrat intermédiaire. La validité de cette théorie avait été contestée par Bayliss. Le travail de Michaelis fut réalisé avec une hôte canadienne Maud Leonora Menten sur l'invertase. Leur article de 1913 ([3]) ne réfuta pas seulement beaucoup des objections mais également il donnait la définition d'une constante traduisant l'affinité d'un enzyme pour son substrat. Plus tard ils l'appelèrent constante de dissociation du complexe supposé entre l'enzyme et le substrat (ou constante de Michaelis-Menten) et le symbole KM pour le désigner est devenu un élément permanent du langage de la biochimie. Il faut dire cependant que cela ne se fit pas de suite. Jusqu'à vers 1930 beaucoup de biochimistes déniaient la nature protéique aux enzymes et bien peu d'importance fut accordée aux travaux mathématiques de Michaelis. Le climat de l'opinion commença à changer après la cristallisation de la pepsine par John Howard Northrop et l'apparition de l'important ouvrage de J. B. S. Haldane ([4]). Michaelis étendit son étude aux inhibiteurs et fit une distinction entre les inhibiteurs compétitifs et ceux qui agissent sur la vitesse à laquelle le complexe enzyme-substrat se décompose. Ces travaux seront repris après la seconde guerre mondiale.

Durant cette période furent également entreprises des études sur l'adsorption d'ions et de petites molécules sur des matériaux comme le charbon de bois et le cellulose.

En 1921, le nouveau gouvernement donna à Michaelis le titre de professeur extraordinaire en chimie-physique appliquée à la médecine et la biologie à l'Université de Berlin, mais sans salaire ni fonds pour la recherche et, à ce moment, il était connu dans le monde entier. Son laboratoire avait attiré beaucoup de jeunes chercheurs mais l'administration de l'hôpital n'avait pas changé sa politique. Michaelis accepta pour un temps un rôle de consultant pour une firme d'appareillage. Cette association fut brève car en 1922 il fut professeur invité à plein temps à l'Ecole Médicale Préfectorale à Nagoya au Japon qui venait d'être élevée au rang d'Université.

Michaelis resta au Japon jusqu'en 1925 puis, suite à une invitation de Jacques Loeb, il fit une visite aux USA. Il fut invité, à partir de 1926, comme "resident lecturer" à la John Hopkings School of Medecine de Baltimore. Là il poursuivit des recherches sur les membranes semi-perméables et vers 1928, il s'orienta vers l'étude électrochimique des processus d'oxydoréduction. Il y rencontra William Mansfield Clark.

Finalement, c'est en 1929 que Michaelis devint membre de l'Institut Rockefeller de la Recherche Médicale de New York. Parmi les thèmes de recherche figurent les réactions d'oxydoréduction de composés organiques : alors que l'on considérait que la réduction de formes oxydées de substances organiques se faisait sans étape intermédiaire et avec transfert de deux électrons, en 1931, Michaelis (avec Ernst Friedheim) montra que dans le cas de la pyocyanine, à faible pH, il fallait envisager un transfert d'un électron avec formation intermédiaire de ce que Michaelis appela une "semi-quinone" (cette découverte fut faite au même moment indépendamment par Bene Elena étudiante diplômée à Delft). Il confirma ce résultat par mesure magnétochimique.

Il doit, de plus, être souligné les qualités pédagogiques de Michaelis comme professeur. Celles ci se manifestèrent en de nombreuses occasions.

[1] - Professeur dont le salaire était payé par les étudiants qui assistaient au cours.

[2] - utilisé ensuite pour le développement de la chimie des colloïdes

[3] - Michaelis L., Menten M., 1913, Biochem Z., 49, 333

[4] - J. B. S. Haldane, Enzymes, London 1930.

Introduction 2

2010-04-14T20:03:19Z

Des temps forts ...

Une approche …

II - Articuler l'histoire de la biochimie
autour de "temps forts" ...

C’est donc être bien imprudent, si ce n’est impertinent, que de prétendre présenter un développement sur l’histoire de la biochimie dans son ensemble ….Mais, quitte à passer pour un Don Quichotte, tel sera quand même notre propos… Celui-ci s’adresse à des élèves et / ou étudiants en biologie (technique) niveau L2 afin de leur faire comprendre l’origine culturelle des concepts et des techniques qu’ils sont amenés à étudier et à mettre en œuvre[1]. Il s’agit d’un savoir qui fait largement défaut, au niveau des programmes officiels, dans le système éducatif français.

Il serait cependant faux de dire que les références historiques seront absentes des manuels. Alors que dans certains manuels anciens de biochimie (générale) un chapitre est consacré à l’histoire de la discipline (LEHNINGER, Biochimie, 1970 : un appendice de quelques pages rappelait les principales dates de l’histoire de la biochimie ; l’ouvrage Franco Québécois : un premier chapitre sur l’histoire de la biochimie), dans les ouvrages récents, les références historiques (biographies des découvreurs et contexte de cette découverte) se trouvent au sein des divers chapitres sous forme d’encadrés. Il s’agit d’un savoir purement analytique, le plus souvent sans perspective historique[2].

Compte tenu de ce qui vient d’être dit, comment donc aborder cette histoire de la biochimie ?

Même si aucun ouvrage n’a envisagé une « histoire de la biochimie », nombreux sont donc les articles au sein de publications spécialisées et les monographies (principalement anglo-saxonnes) traitant de l’apport aux connaissances de biochimie :
                de tel ou tel scientifique, ceci sous forme de mémoires du chercheur, Nobel lectures (le cas échéant), compte-rendu de symposiums, volumes spéciaux d’ouvrages à publication annuelle, de notices nécrologiques de revues ou ouvrages issus de colloques organisés in memoriam, …)
                de telle ou telle personne ayant influencé les programmes de recherche : les « patrons », …),
                de tel ou tel centre de recherche (instituts publics ou privés),
                de la mise la point et l’évolution de telle ou telle technique, … .
De plus, sont également publiées es qualité des synthèses (histoires ?) de domaines disciplinaires qui tendent à se détacher de la biochimie.
Toute cette littérature constitue un important corpus et il serait dommage de ne pas s’y référer, en particulier dans un esprit externaliste, lors d’une approche de l’histoire de la biochimie.

Pourquoi, alors, dans un esprit de synthèse, ne pas articuler cette histoire de la biochimie autour de quelques « temps forts » caractérisés, selon le cas, par tel ou tel événement historique, biographique, épistémologique ? Cet événement sera identifié par son caractère fédérateur des divers aspects de l’activité de la communauté des biochimistes durant une période donnée : il peut s’agir selon le cas d’une intuition scientifique, de la mise au point et de l’utilisation d’une technique, des travaux d’un savant et de ses successeurs, d’un fait politique, de la reconnaissance de l’apparition d’un nouveau domaine de recherche…. En tous cas, c’est ce que la discipline a montré de plus remarquable, de plus représentatif à un moment donné.

Il s’agit là d’une sorte de reconstruction de l’histoire qui intègre tous les aspects de la démarche scientifique : les aspects internes de la démarche scientifique ainsi que les aspects (facteurs externes) tels que les techniques, l’économique, la politique, le social, etc. dont l’influence est trop souvent négligée.

[1] L’importance et la nécessité d’un enseignement de l’histoire des sciences et des techniques sera développé autre part.
[2] Une mention spéciale pour l’ouvrage de Guy DURLIAT, Biochimie structurale, Diderot Editeurs, Paris, 1997, ISBN 2-84352-002-9

L'esprit des protéines

2010-04-18T08:43:04Z

Claude DEBRU, L'esprit des protéines,
Histoire et philosophie biochimiques
HERMANN, Paris, 1983

Introduction

Les ambiguités des origines

La cosntitution de la rationalité enzymologique et les commencements de la biochimie

Physiologie et physico-chimie de l'hémoglobine

Fondements de l'anatomie moléculaire

La conceptualisation allostérique

De la biologie moléculaire à la biologie submoléculaire

Conclusion

CB vol. 44

2010-04-18T07:53:39Z

Comprehensive Biochemistry 44 : A History of Biochemistry
Selected Topics in the History of Biochemistry.
Personal Recollections. IX (2005)

Contents

1. Glucose catabolism in yeast and muscle (J.A. Barnett)

2. A lifetime with microbes (G.N. Cohen)

3. Wearing two hats (G. Dirheimer)

4. Of Mice and Men - the Mx connection (J. Lindemann)

5. An unconventional Journey to Neuroscience (R. Rodnight)

6. Nikolai Vavilov: Life in the case of science or science at a cost of life (L. Kisselev)