biochimie ou chimie biologique (suite)

• Au début du xx^e s., les travaux d’un grand nombre de biologistes comme G. Denigès, J. Duclaux, H. Hérissey, F. G. Hopkins, A. Kossel, H. A. Krebs, K. Liebermann, O. H. Warburg (v. plus loin) complètent les connaissances chimiques relatives à la matière vivante, et leurs investigations approchent de plus en plus les mécanismes des réactions qui interviennent au niveau même de la cellule. Parmi les étapes de cette approche, on peut citer notamment la démonstration de la structure polypeptidique des protéines par Franz Hofmeister et Emil Fischer en 1902 (v. protide), ainsi que l’isolement de la première hormone*, l’adrénaline (Jokichi Takamine et Thomas Aldrich, 1901).

• Après la Première Guerre mondiale, on isole les vitamines, déjà caractérisées par les physiologistes : vitamine A par Elmer Verner McCollum en 1921, vitamine B, ou thiamine, par Barend C. P. Jansen et W. F. Donath en 1926, acide ascorbique (vitamine C) par A. Szent-Györgi en 1928, vitamine D2 par Adolf Windaus en 1931.

Dans la même période, Frederick Grant Banting et Charles Herbert Best isolent l’insuline en 1921, et, un peu plus tard, J. B. Sumner effectue la première cristallisation d’une enzyme, l’uréase (1926). En 1927, Charles R. Harington fait la synthèse de la thyroxine, découverte en 1915 par Edward C. Kendall. La détermination de la masse moléculaire des protéines et leur séparation par ultracentrifugation sont faites par Theodor Svedberg de 1925 à 1930, puis Arne Tiselius réussit leur fractionnement par électrophorèse en 1937. La préparation des premières hormones stéroïdes est faite par Adolf Butenandt, E. A. Doisy, Ernst Laqueur, T. Reichstein de 1929 à 1934. Le premier isolement d’un virus, celui de la mosaïque du tabac, par Wendell M. Stanley en 1935 commence le rapprochement de la microbiologie et de la biochimie. Il faut encore citer entre les deux guerres mondiales les travaux de C. F. Cori sur les glucides, et l’isolement de la vitamine K par E. A. Doisy en 1939.

• Pendant la Seconde Guerre mondiale, Ernst Chain, Howard Florey et Johnson isolent la pénicilline*, qu’a découverte Fleming en 1928, et M. Machebœuf décrit un peu plus tard le mécanisme d’action des antibiotiques*. Au même moment, E. Cohn fractionne les protéines du plasma sanguin, ce qui a une grande incidence dans la réanimation des blessés.

• Après la Seconde Guerre mondiale, l’isolement et la synthèse de nouvelles vitamines et de presque toutes les hormones sont réalisés, mais une étape nouvelle est franchie par l’approche des mécanismes de production des acides nucléiques (A. R. N. et A. D. N.). Les études consacrées à ceux-ci marquent l’avènement de la biologie moléculaire, qui aboutit à la coïncidence des recherches biochimiques avec les recherches de cytologie et de génétique.

En 1945, R. Augier établit la structure et fait la synthèse de l’acide folique (du groupe des vitamines B). En 1948, Edward L. Rickes et Karl Folkers, d’une part, Lester E. Smith et L. F. Parker, d’autre part, isolent la vitamine B 12.

En 1953, Vincent Du Vigneaud fait la synthèse de l’oxytocine (hormone de la posthypophyse), Samuel L. Simpson, Albert Wettstein et T. Reichstein établissent la structure de l’aldostérone (hormone corticosurrénale). À la même époque, Hoerecker et Dickens font la démonstration du cycle du pentose, et F. A. Lipmann découvre la coenzyme A.

En 1954, J. D. Watson et F. H. C. Crick établissent la structure hélicoïdale des nucléotides.

En 1955, Frederick Sanger découvre la structure de l’insuline.

En 1961, H. Rasmussen isole l’hormone des glandes parathyroïdes, la parathormone.

La même année, Li et ses collaborateurs d’une part, Hoffman, Schwyger et Kestler d’autre part font la synthèse de la corticotrophine hypophysaire (l’A. C. T. H.).

De 1961 à 1963, Changeux, François Jacob, André Lwoff et Jacques Monod font de nombreux travaux sur les réactions enzymatiques au niveau des nucléotides, et Monod découvre l’A. R. N.-messager (v. nucléique). À la même époque, F. Lynen fait la synthèse du cholestérol.

Dès 1963, H. Zahn a réalisé la synthèse des deux chaînes polypeptidiques de l’insuline, qu’il réunira ensuite en un seul corps actif, concurremment avec P. G. Katsoyannis d’une part et Y. Wang et ses collaborateurs de Pékin d’autre part, qui aboutissent en 1966 à la synthèse totale de l’insuline.

En 1965, Philips et ses collaborateurs établissent la structure tridimensionnelle du lysozyme, qui se révèle être un modérateur de la synthèse des protéines.

En 1966, Marshall W. Nirenberg élargit les connaissances sur les acides nucléiques par la description des groupes d’acides aminés (triplets) qui déterminent la distribution des bases puriques et pyrimidiques constituant les nucléotides.

Ainsi la biochimie, par une connaissance de plus en plus précise et approfondie des constituants de la cellule, de ses chromosomes (acides nucléiques) et de son cytoplasme (protéines) ainsi que du mécanisme complexe par lequel les enzymes permettent la production constante et régulière des éléments de la matière vivante, aboutit à une meilleure explication de la reproduction cellulaire, à la compréhension des phénomènes de transmission des caractères tant dans l’individu (mitoses reproduisant toujours des cellules identiques) qu’au cours de la reproduction sexuelle (méiose, fécondation), qui permet la conservation des caractères, étudiée par la génétique. Ces découvertes ouvrent la voie à une solution des problèmes du cancer, maladie caractérisée par une viciation de ces phénomènes de transmission des caractères d’une cellule à ses descendantes.

Principaux constituants biochimiques

Ils comprennent des éléments minéraux et des éléments organiques. Parmi les premiers, l’eau constitue en moyenne 85 p. 100 du poids des organismes animaux, inégalement répartie dans les divers tissus ; cette eau contient en solution des ions*, certains en quantité notable (chlore, sodium, potassium, phosphore, magnésium, fer), d’autres à l’état de traces (oligoéléments), comme l’iode*, l’arsenic, le manganèse, l’aluminium.