QUELQUES PROBLEMES
DE LA CHIMIE MODERNE
DISCOURS
PRONONCÉ LE 15 NOVEMBRE 1933
A L'OCCASION DE
L'INAUGURATION SOLENNELLE DES COURS UNIVERSITAIRES PAR
HENRI DE DIESBACH
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.