QUELQUES PROBLEMES DE LA CHIMIE MODERNE

DISCOURS

A L'OCCASION DE
L'INAUGURATION SOLENNELLE DES COURS UNIVERSITAIRES PAR

RECTEUR DE L'UNIVERSITÉ

FRIBOURG (SUISSE), IMPRIMERIE ST-PAUL 1935

Alors que j'étais étudiant en premier semestre, il y a de cela, hélas! plus de trente ans, une dame me posa cette question: «Vous voulez, Monsieur, être chimiste, je comprends que l'on se fasse médecin, pour porter secours charitable à ses semblables, mais chimiste, grand Dieu, à quoi cela peut-il bien servir?» Et moi, dans mon enthousiasme de néophyte, de répondre: «Madame, si jamais vous devez subir une opération, vous serez reconnaissante au chimiste qui a découvert le chloroforme.» Cette repartie manquait tout à fait de politesse, j'en conviens volontiers, mais elle avait du moins le mérite de la sincérité et, disons-le, de l'exactitude.

A quoi sert donc cette science, dont les adeptes, successeurs des alchimistes du moyen âge, cachent leur oeuvre sous des signes cabalistiques et sous une terminologie inaccessible au profane? Eh bien, elle sert un peu à tout: nous la voyons jouer son rôle en métallurgie, en agriculture, en chimie pharmaceutique, tinctoriale ou alimentaire et dans bien d'autres domaines encore. Sa collaboration y est souvent si peu apparente que l'on oublie ses bienfaits, pour ne se souvenir que de l'un de ses méfaits, la guerre chimique, de triste mémoire. Une seule faute peut ruiner la plus belle réputation, aussi, voudrais-je aujourd'hui réhabiliter cette bonne fée que je sers, en faisant rapidement passer devant vos yeux quelques merveilles dues à sa baguette magique.

Mais il est un fait que toutes les institutions humaines sont soumises à la tyrannie de la mode. Nous connaissons ses exigences qui dominent la littérature, la musique, la peinture et même la politique nouvelle; la chimie, donc, n'échappera pas à cette emprise, car il existe, dans son royaume, des questions d'actualité:

L'une découle de l'alliance intime de la physique et de la chimie, c'est, problème passionnant entre tous, l'étude de la constitution intime de la matière, de la structure de l'infiniment petit, de l'atome en un mot. Or, il y a quatre ans, M. le professeur Joye nous exposait ici, dans les mêmes circonstances, avec la science et la clarté dont il est coutumier, les phases de cet intéressant problème. Je puis donc, aujourd'hui, comme faisant suite à la conférence de mon devancier, vous entretenir d'une seconde question d'actualité, concernant la chimie organique, que je nommerai le problème des catalyseurs naturels. La chimie l'étudie avec la collaboration de la botanique, de la biologie et de la médecine.

Les chimistes appellent catalyseur ou activeur, une substance qui, ajoutée en quantité infiniment petite à un mélange de composants, provoque une réaction déterminée, qui ne se produirait pas en son absence. Ces catalyseurs sont aujourd'hui d'un usage journalier dans nos laboratoires et dans l'industrie et y rendent des services signalés.

Mais, bien avant les chimistes, la nature se servait dans les règnes végétal et animal de ce phénomène de la catalyse, dans les levures et les enzymes, par exemple, dont je ne vous entretiendrai pas aujourd'hui. Des quantités infiniment petites de substances inconnues président à des fonctions vitales. Les isoler, chercher à découvrir leur action, souvent cachée, puis, après en avoir déterminé la formule, s'efforcer de les synthétiser par des procédés chimiques, voilà le but de nombreuses recherches de l'heure actuelle.

Une des substances les plus intéressantes du règne végétal est, sans contredit, la chlorophylle qui donne aux plantes

leur couleur verte, propriété dont elle tire son nom. Sa fonction principale, connue, du reste, depuis longtemps, est de diriger le phénomène de l'assimilation. La plante ne se nourrit pas seulement de l'eau et des sels qu'elle tire du sol par ses racines, elle absorbe encore, par l'entremise de la chlorophylle, le bioxyde de carbone contenu dans l'air, restitue l'oxygène indispensable à la vie humaine et animale, et, par une réaction inconnue, dont le mécanisme est seulement soupçonné, transforme le carbone en sucres et en amidon, indispensables à sa croissance. Ce processus est l'assimilation.

Willstätter et ses élèves ¹ se mirent, dans les premières années de ce siècle, à l'étude de ce problème. Ils constatèrent que toutes les plantes, de quelque nature qu'elles soient, contiennent deux chlorophylles, l'une vert-bleuâtre, appelée chlorophylle a et l'autre vert-jaunâtre, appelée chlorophylle b, qui possède un atome d'oxygène de plus que la première. Ce sont des éthers-sels d'un alcool, le phytol, avec deux acides de composition assez analogue. De 2,5 kg. de feuilles fraîches d'orties, on obtient environ 4 gr. de chlorophylle.

Après l'avoir péniblement purifiée, il fallait étudier la structure chimique de cette substance: on constata que ce corps est formé de quatre noyaux azotés, dérivant du pyrrol, liés entre eux par des carbones méthéniques et contenant comme substituants des groupements méthyliques, éthyliques et propioniques. On observa également qu'un atome de magnésium était lié aux quatre atomes d'azote, fait important au point de vue des engrais agricoles.

Ces constatations, que j'ai résumées en une seule phrase de tenue technique, ce dont je m'excuse, ont demandé

près de dix ans de recherches ardues et patientes. D'autres savants, dont Hans Fischer et le Suisse Stoll, se sont, ces dernières années encore, occupés de ce problème.

Quant au phénomène de l'assimilation, la chlorophylle isolée de la plante s'est refusée à livrer son secret. Sous certaines conditions, on parvient à lui faire absorber du bioxyde de carbone, mais le processus de transformation ne continue pas comme dans la nature. La patience des chercheurs et leur ingéniosité arriveront certainement à résoudre, dans l'avenir, ce délicat problème.

Ce que la chlorophylle est à la plante, l'hémoglobine du sang l'est à l'être vivant. Ici, la substance n'absorbe pas du bioxyde de carbone pour le décomposer, mais additionne de l'oxygène, en se transformant en oxyhémoglobine qui, par la circulation sanguine, transporte cet oxygène et le distribue dans les parties les plus éloignées du corps. Une décomposition de l'hémoglobine ou l'empêchement de remplir sa fonction provoque des empoisonnements rapides, comme ceux, bien connus, dus à l'oxyde de carbone.

L'hémoglobine est formée de deux composantes, la globine, qui est une albumine, et l'hémochromogène, qui est le principe colorant du sang. En dehors de l'organisme, l'hémoglobine se transforme en méthémogbobine analogue à l'oxyhémoglobine, mais dans laquelle l'oxygène est plus fortement lié. Celle-là se scinde en globine et hématine, cette dernière donne par traitement aux acides de l'hémine.

Par une série d'admirables travaux, Hans Fischer, succédant, dans ce domaine, à différents chercheurs, parvint non seulement à déterminer la constitution exacte de l'hématine et de l'hémine, mais aussi à les synthétiser, succès magnifique, justement récompensé par l'attribution du prix Nobel et. que l'on peut mettre de pair avec la célèbre synthèse de l'urée, due à Wöhler (1828).

L'hématine contient aussi quatre noyaux pyrroliques, reliés entre eux par des carbones méthéniques et substitués de différentes façons; sa constitution se rapproche donc

de celle de la chlorophylle, mais, tandis que cette dernière contient du magnésium, l'hématine et, par conséquent, l'hémoglobine contiennent du fer, lié aux atomes d'azote. Le magnésium est au végétal ce que le fer est à l'être vivant.

Si l'on élimine le magnésium de la chlorophylle ou le fer de l'hématine, on obtient des substances appartenant au groupe des porphyrines très répandues dans la nature. Fischer a réalisé la synthèse de plusieurs porphyrines, avec une élégance et une sûreté qui font l'admiration des gens du métier. Quelques points encore obscurs, qui prêtent à la discussion entre spécialistes, sont encore à élucider.

Dans les deux exemples que je viens de citer, ceux de la chlorophylle et de l'hémoglobine, on était au clair sur les fonctions de ces deux substances. Encouragés par ces succès, la chimie s'attaque maintenant à des problèmes nouveaux qui, depuis longtemps, faisaient l'objet des études des disciples d'Esculape, j'entends par là la question des vitamines et des hormones.

Dans ce domaine, la tâche du chimiste restera celle d'isoler les substances, d'en déterminer la formule et, si possible, de les synthétiser. Mais combien ardue et compliquée va être cette étude. Les vitamines et les hormones sont l'image d'amis fidèles: on ne s'aperçoit de leur dévouement journalier que lorsqu'ils nous ont quittés pour toujours. Il faut qu'une maladie soit provoquée par leur absence pour pouvoir se rendre compte de ce qu'était leur action, puis, seconde difficulté, les vitamines et les hormones n'ont, en général, pas de réactions spécifiques observables, avec nos instruments de laboratoire (in vitro). Le chimiste, pour mener à bien son étude, dépend du biologiste et du clinicien qui, par des essais quotidiens sur l'animal (in vivo), doivent suivre, pas à pas, les progrès de l'analyse ou de la synthèse chimique, méthode lente et sujette à de nombreuses causes d'erreurs. Vous croyez, par exemple, avoir trouvé la vitamine cherchée, point du tout, elle reste inefficace. Est-ce votre faute ou celle du lapin, auquel on l'a ingurgitée?

Il peut arriver aussi que le produit que vous avez préparé déclanche une action intense, mais la voie se montre fausse, c'est une impureté contenue dans la préparation, qui a provoqué le résultat cherché.

Il n'est aujourd'hui d'élève de cours de cuisine qui ne disserte savamment sur les vitamines et la réclame journalière s'est emparée de l'expression.

Nous appelons vitamines des substances organiques, très répandues dans les règnes végétal et animal qui, malgré les quantités minimes dans lesquelles elles se trouvent dans la nourriture, sont indispensables à la croissance et à la conservation de l'organisme animal. Ajoutons que ces vitamines ont une position à part dans les denrées alimentaires, car elles ne se rattachent ni aux sucres ou à l'amidon, ni aux albumines, ni aux graisses. A chacune de ces vitamines appartient une action spécifique bien caractérisée.

On les range en deux groupes, les vitamines liposolubles, soit solubles dans les graisses a, d et e, et les vitamines hydrosolubles, soit solubles dans l'eau b et c.

La vitamine a est appelée antixérophtalmique, car son absence dans la nutrition provoque le desséchement de la cornée de l'oeil, pouvant aller jusqu'à la cécité complète; on l'appelle aussi vitamine de croissance, car, sans elle, l'enfant ne saurait grandir. Elle se trouve dans les plantes vertes et les animaux végétariens l'absorbent directement. C'est pour cela que le lait d'été est plus riche en cette vitamine que le lait d'hiver, provenant de l'affouragement sec. La vitamine a se trouve également dans l'huile de foie de morue, si abhorrée de l'enfance. Contenue dans les plantes marines, nourriture des petits poissons et des crustacés inférieurs, elle passe, de là, dans les gros poissons qui dévorent les petits et se concentre dans leur foie.

Cependant, des travaux récents, dus à quelques savants, parmi lesquels les professeurs Karrer, de Zurich, et Kuhn, de Heidelberg, tiennent le premier rang, semblent prouver que la vitamine a ne se trouve qu'en très petite quantité

dans les plantes vertes. Celles-ci, par contre, contiennent des carotènes, colorants végétaux très répandus, ainsi appelés parce qu'ils sont, par exemple, la cause de la coloration de la carotte. Ces carotènes, dont la constitution a été établie sûrement par Karrer, se décomposent dans l'organisme animal, en donnant la vitamine a, dont la formule sera certainement fixée sous peu; les carotènes ne seraient donc qu'une provitamine, c'est-à-dire un corps qui est en mesure de fournir une vitamine.

L'étude de la vitamine d est un exemple typique de la collaboration efficace du médecin et du chimiste. Elle se trouve également dans l'huile de foie de morue. Son action est antirachitique, elle favorise, chez l'enfant, la formation si importante du système osseux. Or, le rachitisme, c'est un fait connu, peut être combattu avec succès par le soleil de haute montagne, ou par les rayons ultraviolets. Comment concilier deux traitements, en apparence si différents? On a observé que l'huile de foie de morue et certaines matières grasses, appelées stérines, s'enrichissent en vitamine d, si on les expose à des rayons ultraviolets, de longueur d'onde déterminée. Il est donc évident que ces rayons provoquent aussi, sur les stérines du corps humain, la formation de cette bienfaisante vitamine.

Une étude approfondie, que l'on doit surtout à Windaus et à ses élèves, a démontré que l'ergostérine, un isomère de la cholestérine, est la provitamine cherchée, c'est-à-dire que c'est elle qui, par l'action des rayons ultraviolets, se transforme en différents produits analogues, isomères, dit le chimiste, dont la vitamine d. On trouve déjà, dans le commerce, des préparations de ce genre et il y a lieu de croire que la synthèse de cette vitamine ne tardera pas.

La vitamine e, encore peu étudiée, semble exister dans les graines de certaines plantes. Sa carence provoque la stérilité.

Parmi les vitamines hydrosolubles, nous avons les vitamines b qui se trouvent dans les gousses de certaines graines

comme le son de riz. Leur absence favorise l'éclosion de la maladie du béri-béri si fréquente en Extrême-Orient où l'on consomme du riz décortiqué. La levure en contient également des quantités abondantes et, si leur constitution est encore mal connue, on sait cependant qu'un bon pain noir est préférable aux plus délicates brioches qui sont dépourvues de vitamine b.

Qui ne connaît le scorbut, cette maladie qui atteignait autrefois les navigateurs au long cours et qui frappe les explorateurs polaires réduits au régime des conserves? Ici, la bienfaisante vitamine c nous préserve de ce fléau. Les fruits, les salades, le piment surtout, ainsi que le jus d'oranges et de citrons contiennent ce précieux facteur. Sa constitution a été déterminée dernièrement par Szent-Györgyi. C'est un acide ascorbinique, mais cette étude a été très délicate. En effet, la chaleur et les agents chimiques le décomposent très rapidement, cette vitamine ne se trouve que dans les aliments crus. De plus, sauf l'homme et le cobaye, qui ont besoin d'un apport extérieur de cette vitamine, il semble que les autres animaux, comme le chien et le lapin, ainsi que les carnassiers synthétisent directement cette vitamine et l'emmagasinent dans l'endocarpe de la glande surrénale.

Ce fait a rendu très difficile une étude systématique, beaucoup de sujets animaux ne se prêtant pas aux expériences.

Cette brève nomenclature du chapitre si compliqué des vitamines nous montre que sous peu la chimie sera en mesure, par sa fabrication synthétique, de venir en aide à l'humanité souffrante.

Encouragée par cet espoir, la chimie s'est attaquée à un problème encore plus difficile et délicat, au problème des hormones.

Les hormones, du grec , j'excite, sont des médicaments spécifiques très actifs que l'organisme prépare pour ses propres buts. Pour découvrir une nouvelle hormone, il faut d'abord démontrer l'importance de l'organe qui la

contient, car une maladie ne se déclare qu'au moment où cet organe ne fonctionne pius. L'étude des hormones a surtout été poussée en Amérique et ceci s'explique fort bien par le fait que les énormes abattoirs américains fournissent facilement les glandes nécessaires à la préparation des hormones. Il fallait, par exemple, dans les commencements 3,000 kg. de glande thyroïde de porc pour préparer 33 gr. de thyroxine.

Au point de vue chimique, la question des hormones est encore peu avancée, c'est presque de la chimie de demain, aussi me contenterai-je de citer quelques exemples éclaircis par les méthodes chimiques.

Chacun sait que de petites quantités d'iode sont nécessaires au corps humain. Là où l'iode manque, ce qui est le cas dans les contrées montagneuses, apparaît le goitre et, on le prétend, le crétinisme. On lutte contre ce défaut par l'emploi de sel iodé.

Il a été démontré que cet iode est employé à la constitution d'une hormone sise dans lia glande thyroïde, aussi l'appelle-t-on thyroxine. Harington, qui a déterminé exactement sa formule chimique, l'a synthétisée et a prouvé que c'était un dérivé de la thyrosine, acide aminé de la classe des albumines. Il est donc maintenant possible de lutter contre ces maladies.

Une hormone qui a passé depuis plusieurs années dans la thérapeutique et qui y rend des services signalés est l'adrénaline. Elle augmente la pression artérielle et active la fonction du coeur, elle est encore active à la dose de un cent millionième. Isolée en 1901 de l'extrait de la glande surrénale qui la sécrète, elle a été synthétisée en 1903 par Stolz et séparée en 1908 en ses deux formes optiquement actives, car il est curieux d'observer que la modification dite gauche est la seule à produire l'effet désiré. L'industrie chimique prépare actuellement sous différents noms l'adrénaline pour le plus grand soulagement des malades.

Après ces succès, un vaste champ de travail se présente

encore au chimiste, car d'autres hormones attendent son investigation. L'insuline découverte par Banting et Best, le remède spécifique contre le diabète, est contenue dans la partie endocrine du pancréas. Je voudrais pouvoir vous détailler ici la lutte héroïque de ces deux savants contre la matière revêche, lutte entremêlée de succès et de revers, mais poursuivie avec acharnement pour sauver un ami cher atteint d'un diabète mortel; la science a aussi ses modestes héros. Une autre hormone, contenue dans l'épiphyse, modère un développement trop rapide de l'enfant, qui, en son absence, devient un enfant prodige ou un enfant précoce, l'hormone du thymus qui favorise la croissance et qui manque aux nains, les hormones sexuelles, toutes encore, mises sur le métier, attendent l'oracle du chimiste.

Pour mener à bien ces études, il faut des savants distingués entourés d'un état-major de collaborateurs dévoués et désintéressés, mais il faut aussi des ressources considérables. C'est ce qu'ont compris l'Amérique, avec ses fondations diverses, l'Angleterre, avec son Conseil privé des recherches médicales, l'Allemagne, avec son Institut Kaiser Wilhelm et même la petite Belgique, avec son Fonds national de recherches. Il est regrettable que la Suisse, qui est le pays classique de la subvention, n'ait encore rien mis en oeuvre dans ce domaine. Nous avons chez nous des chimistes de renom et des sommités médicales, espérons que la belle jeunesse que nous formons à la science trouvera des Mécènes pour le plus grand bien du renom scientifique de notre patrie et de ses instituts d'éducation.