| Prix
Nobel de 1925 à 1929 |
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1925 : Richard Zsigmondy (1865 -1929) |
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1926 : Theodor Svedberg (1884 - 1971) |
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1927 : Heinrich Otto Wieland (1877 - 1957) |
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1928 : Adolf Otto Reinhold Windaus (1876 - 1959) |
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1929 : Hans von Euler Chelpin (1873 - 1964) et Arthur Harden (1865 - 1940) |
Pour la démonstration de la nature hétérogène des solutions colloïdales et pour les méthodes qu'il mit au point à cette occasion, et qui sont les fondements de la chimie colloïdale moderne.
(Vienne, 1865 - Gbttingen, 1929)
Né le ler avril 1865 à Vienne, où son père exerçait la profession de médecin (il était en outre l'inventeur de divers instruments chirurgicaux), Richard Zsigmondy montra dès son plus jeune âge de l'intérêt pour la physique et la chimie. Il fit ses études à l'Université de Vienne, puis à celle de Munich. Les ayant terminées, il exerça pendant trois ans (de 1890 à 1893) les fonctions d'assistant auprès du professeur von Muller à Munich, et ensuite du professeur Kundt, à Berlin. Ce sont les travaux de ce demier sur les spectres de substances fortement absorbantes qui exercè~nt une grande influence sur le déroulement de la carrière de Zsigmondy. Car son intérêt se porte alors sur les couleurs que prend la porcelaine cuite à haute température lorsqu'on y a déposé des solutions organiques d'or, les substances mélangées à l'or étant déterminantes pour la coloration. En 1893, il revient en Autriche et occupe un poste de maître de conférences à l'Ecole Polytechnique de Graz, tout en poursuivant systématiquement ses travaux sur la dorure et la coloration or.
C'était déjà là l'une des préoccupations des alchimistes. En 1679, J. Kunckel, l'un de ces "faiseurs d'or", avait réussi à fabriquer des "rubis". A. Cassius (mort en 1673) avait préparé le "pourpre d'or" qui porte son nom. En 1857, l'Anglais M. Faraday expliqua que la coloration des rubis est due à une dispersion de fines particules d'or, et que l'on peut obtenir des teintes plus prononcées en ajoutant aux dispersions métalliques de petites quantités de phosphore dissous dans l'éther. Ces fines dispersions d'or furent appelées colloïdes, terme qu'introduisit Th. Graham, dont les travaux (1861) ont montré que l'on peut séparer les cristalloïdes des colloïdes en solution aqueuse par dialyse à travers une membrane appropriée. Ces solutions colloïdales d'or se comportent de la même façon que les solutions de gélatine ou de colle animale.
Zsigmondy continuait de travailler sur les solutions colloïdales quand il fut recruté en 1597 au laboratoire vitro-technique de la firme Schott, à Iéna; il poursuivit ses recherches dans son laboratoire personnel de 1900 à 1903. Se fondant sur l'effet Tyndall, découvert en 1881 (illumination visible par effet latéral d'un milieu colloïdal traversé par un faisceau lumineux), il construisit en 1903, avec son collaborateur, le physicien Siedentopf, un ultra-microscope destiné à devenir un outil universel pour l'observation des colloïdes. Il coopéra également avec Smoluchowski (qui étudiait le mouvement brownien, les variations de densités des solutions et de l'air, etc.) et avec Hückel.
Il est nommé en 1907 professeur de chimie organique à l'Université de Gbttingen, et asssure en même temps la direction de l'Institut de Chimie, fonctions qu'il occupera jusqu'à sa mort.
Zsigmondy a publié plusieurs ouvrages sur l'absorption de la lumière par les verres colorés, sur la technique d'analyse des gaz, et bien entendu sur l'ultramicroscope et ses applications à l'étude des colloïdes.
Son oeuvre maîtresse est l'étude de l'influence de composés ayant des propriétés très différentes sinon opposées, et qui pnduisent cependant les mêmes effets sur la couleur des dispersions ou des solutions colloïdales d'or. Pour expliquer ce phénomène, il commença par étudier le "pourpre d'or" de Cassius, préparé à partir d'une solution colloïdale d'or rouge foncé, par action d'un mélange de chlorure stanneux et de chlorure stannique. Il démontra qu'il s'agissait d'une dispersion d'or dans l'acide stannique colloïdal. On utilisait ce pigment rouge pour la coloration du verre et de la porcelaine.
Ces solutions colloïdales sont discemables par utilisation de l'effet Tyndall et grâce à l'ultra-microscope mis au point par Zsigmondy. Le dispositif d'observation du c6ne de Tyndall, à fort grossissement et à éclairage latéral, est l'outil le mieux adapté à l'étude des solutions colloïdales, qui renferment des particules assez fines pour traverser les filtres ordinaires, mais de dimensions très supérieures à celles des molécules (entre 10-5 et 10-7 cm de diamètre). Les particules colloïdales étant chargées électriquement, leur charge les maintient en suspension; on dit aujourd'hui "à l'état de sol". Par action de la chaleur, elles floculent, et la solution les transforme en gel, suivant un processus réversible ou non. Un colloïde peut porter une charge positive ou négative. L'or, l'argent, le rouge Congo donnent des colloïdes négatifs qui peuvent migrer vers l'anode. Le colloïde positif (oxyde ferrique) s'achemine au contraire vers la cathode. Par addition d'un électrolyte (sels), on peut neutraliser la charge, et il y a alors floculation. Dans les solutions colloïdales d'or, cela se traduit par un changement de couleur allant du rouge au bleu.
L'ultra-microscope permet non seulement d'observer cette variation de couleur, mais aussi de percevoir la considérable diminution du nombre des particules en suspension. On peut arrêter la floculation par addition d'un "colloïde protecteur", substance active qui empêche la phase dispersée de se transformer en gel, en formant une mince couche protectrice à la surface de chaque particule(1). L'interruption de la floculation à intervalles réguliers permet de compter le nombre de particules en suspension et de calculer la vitesse de coagulation.
On doit également à Zsigmondy plusieurs découvertes d'application pratique : citons le filtre-membrane (1918) et l'ultra-filtre (1922).
Les conséquences de ses travaux fondamentaux sont très nombreuses; outre les trois états de la matière, solide, liquide et gazeux, on connaît grâce à lui des colloïdes solides, liquides et gazeux. Bon nombre d'entre eux ont été identifiés : les métaux, les sels, les substances organiques peuvent ainsi être finement dispersés sous forme de brouillards, ou de solutions solides ou liquides. On trouve ces colloïdes dans l'atmosphère, dans les eaux naturelles, dans les roches et dans les organismes vivants. Ils sont utilisés en médecine, pour préparer les onguents, ou dans les techniques opératoires, car leur grande surface peut être le siège de charges électriques ou d'actions chimiques spécifiques. Leur seul inconvénient est d'être instables et de nécessiter, de ce fait, la présence d'un agent protecteur.
Zsigmondy est mort à GOttingen le 24 septembre 1929.
1. Dans le lait, par exemple, la crème admet l'albumine comme colloïde protecteur.
Pour ses travaux sur les systèmes dispersés.
(Valbo, 1884 - Orebro, 1971)
Né en Suède, à Valbo, près de Ghvle, le 30 août 1884, Theodore Svedberg fréquente une série d'écoles (Kbping, Orebro et Gbteborg) avant de devenir étudiant à l'Université d'Uppsala. Diplômé en 1905, il soutient en 1908 sa thèse, où il décrit une nouvelle méthode pour préparer les solutions colloïdales de métaux en les dispersant par l'action d'un courant électrique de haute fréquence. Il fait paraître un ouvrage de mise au point sur ce problème (1). Les fines particules en dispersion sont animées d'un mouvement désordonné perpétuel : ce mouvement, appelé brownien, avait été découvert en 1827 par le botaniste écossais R. Brown alors qu'il étudiait le comportement des suspensions de pollen. Svedberg, s'intéressant à ce phénomène, démontre la validité de la fonction d'état des gaz pour les suspensions colloïdales. Ses résultats sont publiés en 1912 dans un ouvrage au titre évocateur, The Existence of the Molecules, dont la parution coïncide avec la publication des travaux de Jean Perrin prouvant la nature granulaire de la matière.
Les découvertes de ces deux chercheurs établissent le bien-fondé de l'hypothèse atomique, et contraignent ainsi ses adversaires (comme Ostwald) à abandonner l'opposition qu'ils ne manquaient jamais de manifester jusqu'alors.
Assistant de 1905 à 1909, puis maître de conférences jusqu'en 1912, Svedberg est nommé cette année-là professeur à l'Université d'Uppsala. Ses travaux porteront principalement sur l'étude de la structure de la matière, sur les colloïdes et le développement de l'ultracentrifugation.
Il voyage et travaille beaucoup en relation avec les laboratoires étrangers : Berlin (1913), Vienne (1916), Londres puis Paris (1920); en 1922 il est au Danemark, et part ensuite poursuivre ses recherches pendant un an aux Etats-Unis et au Canada.
L'ensemble de ses travaux lui vaut le prix Nobel. Cette distinction est suivie de nombreuses marques honorifiques. Il devient directeur de l'Institut Gustav Werner, membre de l'Académie des Sciences de Suède, de l'Académie des Science de Halle, de l'Académie des Sciences Indienne, de la Royal Society de Londres et de l'Académie des Sciences de Washington.
Sa principale découverte est néanmoins la mise au point d'une ultracentrifugeusc utilisant une turbine à air comprimé et pouvant effectuer de 38 000 à 100 000 tours/minute. Il l'utilise pour séparer les protéines et mesurer leur masse moléculaire, ainsi que celle des macromolécules biologiques. C'est l'un des précurseurs de la biologie moléculaire.
Les mesures de la masse moléculaire reposent sur le "mouvement brownien", dans lequel on distingue d'une part un mouvement de translation caractérisé par le déplacement désordonné du centre de gravité de la particule, et d'autre part un mouvement de rotation désordonné de cette demière autour d'un axe passant par son centre de gravité. A ces mouvements correspondent deux constantes de diffusion. Sans agitation brownienne, les particules viendraient former un sédiment au fond de l'éprouvette-échantillon; le mouvement brownien les oblige au contraire à migrer des régions à concentration élevée vers les régions à faible concentration. Il s'établit ainsi un équilibre entre l'effet de la pesanteur et celui de la diffusion. Connaissant la force subie par chaque particule et les deux coefficients de diffusion, Svedberg établit une formule, symbolisée par S, (2) qui permet le calcul de la masse moléculaire.
A cause de l'importance physiologique de l'hémoglobine, il détermina sa masse moléculaire et obtint des valeurs différentes selon l'origine de l'hémoglobine : 68 000 pour les vertébrés supérieurs, 34 000 pour certaines bactéries et 17 000 pour les vertébrés inférieurs. Puis il établit qu'un autre pigment sanguin, l'hémocyanine, possède une masse moléculaire d'environ 9 millions. On détermina progressivement de nombreuses masses moléculaires pour les substances les plus variées : protéines, virus, résines synthétiques, etc. Pour ces demières, l'étude de la sédimentation sous de grandes forces de centrifugation permit de synthétiser des polymères de forme et de taille voulues par le macromoléculariste.
La centrifugation a connu par la suite un très grand développement. L'une des raisons en est que, parmi les méthodes analytiques, elle est de celles qui demandent la mise en oeuvre de très petites quantités de substance, facteur essentiel en biologie.
Son intérêt se manifeste pleinement dans l'étude des solutions polydispersées, car elle permet de montrer la répartition de la concentration de la solution en fonction des diverses valeurs de S. Certains biologistes ont été jusqu'à établir une classification des substances en fonction de la valeur de S; cette classification - sans doute raisonnable – risque cependant de conduire à des conclusions abusives si l'on n'y prend pas garde.
L'ultracentrifugation, par son aspect préparatif et analytique, constitue un remarquable outil de fractionnement et d'analyse des molécules. Tout en s'adressant en premier lieu à la biologie, cette méthode s'applique également à l'étude des matériaux plastiques et des pétroles, d'où son intérêt industriel de toute première importance.
Svedberg décéda le 25 février 1971 à Orebro, en Suède.
1. Die Methoden zur Herstallung kolloider Losunger anorganischer Stoffe, Dresden, Steinkopf, 1909.
2. Formule de Svedberg : S = M(1-VsPp)/kT.Delta (en unités Svedberg) 1 Sv. = 10 13 unités CGS. M : masse molaire de la particule, V : volume spécifique du soluté, p : densité du solvant, k : constantes de Boltzmann, T : température absolue, A : coefficient de diffusion de translation.
Pour ses recherches sur la composition des acides biliaires et des substances analogues.
(Pforzheim, 1877 - Stamberg, 1957)
Wieland est né à Pforzheim (Grand-Duché de Bade) le 4 juin 1877. Après avoir fait ses études supérieures aux Universités de Munich et de Berlin, puis à l'Ecole Polytechnique de Stuttgart, docteur en 1901, il est nommé lecteur à l'Université de Munich en 1904, puis professeur cinq ans plus tard. En 1913, il prend la direction du département de chimie organique, puis travaille de 1917 à 1918 au Kaiser Wilhelm Institut de chimie, à Berlin-Dahlem. Ensuite il occupe successivement un poste de professeur à Freiburg, puis à Berlin où, en 1925, il succède à Willstätter.
Dans ses premiers travaux effectués à Munich, il s'intéresse aux mécanismes d'oxydation chez les êtres vivants : l'oxygène transporté par le sang réagit avec les substances hydrocarbonées pour donner du co,et de la vapeur d'eau. Wieland s'astreint à démontrer que les phénomènes d'oxydation sont très souvent dus à des processus de déshydrogénation, tout comme dans la rouille de fer (1); l'oxydation des composés intermédiaires qui apparaîï dans l'organisme est due à un transport d'hydrogène du métabolite vers un accepteur d'hydrogène (2).
Mais durant de longues années il étudie surtout des substances naturelles telles que les alcaloïdes, les acides biliaires et les composés violemment toxiques. Ainsi, pendant que son ami Windaus travaille sur les dérivés de la digitaline (cardiotonique), Wieland tente d'élucider la structure des poisons d'origine animale agissant sur le coeur, comme par exemple la toxine que fabriquent certains crapauds. En collaboration avec C. Schöpf, il cherche par ailleurs à déterminer la structure des pigments des ailes de papillons, et trouve des substances analogues dans les écailles de poissons. Ce sont ces travaux qui le rendent célèbre, et lui valent le prix Nobel de 1927.
Il a tenté de déterminer la structure de l'acide cholique, un acide-triol, représentant type des acides biliaires. Par des réactions de dégradations successives, il montre que l'acide cholique est formé de quatre cycles carbonés sur lesquels sont fixées trois chaînes latérales, avec de plus un groupement carboxyle responsable de la fonction acide; les trois autres oxygènes appartiennent à des groupements hydroxyles, fixés sur les autres noyaux, dont la position varie d'un acide biliaire h un autre selon la provenance animale. L'acide cholique C24H40O étudié par Wieland provenait d'extraits que Windaus et lui- même avaient recueillis à partir de la bile d'êtres humains, de bovidés, et d'oies. Wieland isola quatre acides choliques différents, dont les structures se trouvaient très proches, aussi bien par leur squelette fondamental que par la distribution des groupements OH. Malgré son mérite, il ne réussit cependant pas à déterminer leur structure définitive et, dans son discours, lors de la remise du prix Nobel, il précisa bien que "l'état des connaissances sur la formule de l'acide cholique (restaitJ hypothétique tant qu'on n'(aurait J pas trouvé la place de deux atomes de carbone".
Peu de temps après, il put modifier la structure de l'acide cholique grâce au diagramme de rayons X, en précisant que le squelette était constitué de trois cycles benzéniques et d'un cycle à cinq atomes de carbone reliés l'un à l'autre par une liaison de deux autres atomes de carbone. On retrouvera cette structure dans le cholestérol et dans de nombreux stérols d'origine végétale.
Les travaux de Wieland furent d'autant plus importants qu'ils mirent en évidence les fonctions digestives des acides biliaires. Légèrement modifiées, ces structures se retrouvent dans des substances qui sont des poisons violents. Enfin soulignons que ces travaux seront, comme nous le verrons dans une prochaine notice, à l'origine de la chimie des hormones sexuelles.
Le professeur Wieland publia de nombreux ouvrages de chimie et de biochimie, traduits dans plusieurs langues (japonais, russe, espagnol, italien, anglais). En 1952, il fut décoré de l'Ordre du Mérite en même temps que son ami Windaus.
Il s'éteignit le 5 août 1957 à Stamberg, en République Fédérale Allemande.
Pour ses recherches sur la composition des stérols et leur rapport avec les vitamines D.
[Ces deux prix sont remis la même année, en 1928. Ils récompensent les premiers travaux biochimiques sur les stéroïdes. La biochimie, après quelques années difficiles, intéresse un nombre de plus en plus grand de chimistes, et l'Académie des Sciences de Stockholm va couronner durant quatre années successives (de 1927 à 1930) des chercheurs travaillant dans ce domaine. Les travaux de Wieland et de Windaus sont assez comparables, puisqu'ils traitent de l'étude structurale de molécules bioorganiques complexes. Ils sont d'autant plus remarquables qu'ils ont été effectués à une époque où l'on n'utilisait pas encore en chimie les méthodes chromatographiques et spectroscopiques. Les recherches de Wieland portent sur les acides biliaires et le cholestérol; celles de Windaus, sur des noyaux stéroïdiques ne contenant que des enchaînements carbonés, offrant peu de points d'attaque, et possédant de nombreux centres asymétriques générateurs d'isomères. Lorsque la structure de ces enchaînements fut solidement établie, on s'aperçut qu'avec six carbones asymétriques, on pouvait attendre 2e6 c'est-à-dire 64 stéréoisomères théoriques!]
(Berlin, 1976 - Göttingen, 1959)
Né à Berlin le 25 décembre 1876, Windaus commence ses études au Lycée français de cette ville. Puis il part étudier la médecine à Fribourg, et il revient à Berlin, où il obtient en 1897 son dip16me de docteur en médecine; il s'intéresse aussi à la physique, à la chimie et à la zoologie. Il travaille pendant un an dans le laboratoire d'Emil Fischer, et soutient sa thèse de chimie en 1900. L'année suivante il repart à Fribourg, où Heinrich Kiliani effectue des recherches sur les saponines (3) des digitales, et c'est dans le laboratoire de celui-ci qu'il entreprend ses travaux sur le cholestérol.
En 1913, Windaus est nommé professeur de chimie médicale à l'Université d'Innsbruck; deux ans plus tard il est professeur à l'Université de GOttingen, où il devient ensuite directeur du laboratoire de chimie. Comme son ami Wieland, il s'intéresse à la chimie des substances naturelles et, après le cholestérol, il étudie les poisons d'origine animale et végétale, et travaille sur la synthèse de la vitamine antirachitique D2. Tout comme Wallach, qui avait classé les terpènes, Windaus identifie les diverses substances de la série des stérols (4), et montre la parenté existant entre ces composés, les digitalines et les vitamines D. Compte tenu des moyens dont on disposait à l'époque, on peut affirmer que cette découverte représente une grande prouesse technique.
Ses premières recherches portent sur le cholestérol. Ce composé, dont Chevreul a montré l'existence dans les graisses, doit son appellation aux mots grecs cholè, "bile", et stéréos, "solide"; c'est la partie crisaponifiable des graisses que l'on transforme en savon, par action de la soude ou de la potasse. Windaus le prépare sous forme cristallisée à partir des calculs biliaires; il montre que cette molécule comprend 27 atomes de carbone, dont 8 appartiennent à la chaîne latérale fixée sur un squelette à quatre cycles et peuvent être séparés par oxydation ménagée. Il met en évidence que les relations existant entre les travaux sur les stérols et sur les digitalines sont dues à la propriété d'une digitaline, la digitanine, qui réagit avec les stérols pour donner un précipité solide insoluble dans l'eau. Windaus utilise cette réaction pour distinguer les produits obtenus par irradiation de l'ergostérol.
A l'époque, de nombreux chimistes portaient leur intérêt sur les corrélations existant entre les stérols et la vitamine antirachitique. Celle-ci se trouvait en quantité relativement abondante dans la partie insaponifiable de l'huile de foie de morue prescrite aux enfants rachitiques. Le médecin allemand Huldschinski fut le premier à signaler l'influence bienfaisante des rayonnements UV sur le rachitisme. Deux Américains, Hess et Steenbock, avaient montré indépendamment l'un de l'autre, qu'il n'était pas nécessaire d'irradier le membre malade, mais qu'il suffisait de consommer une alimentation soumise aux rayonnements vv. Les Anglais Rosenheim et Welster, de Londres, en conclurent que la substance active se trouvait dans la partie insaponifiable des aliments et qu'elle ressemblait aux stérols. On pensa aussit6t que les stérols d'origine animale ou végétale, ou ceux que l'on extrayait des champignons, pourraient être activés par irradiation ultraviolette. Des mesures chimicophysiques et biologiques montrèrent un peu plus tard que le cholestérol et le sitostérol contiennent des traces d'un mélange responsable de la formation de la substance active. Ce mélange ressemblait à l'ergostérol des champignons, ou plus précisément il avait un spectre d'absorption et un comportement physiologique identique à l'ergostérol. Windaus démontra ainsi que la conversion de l'ergostérol en vitamine antirachitique s'opère sous l'action de radiations ultraviolettes dont les longueurs d'onde sont comprises entre 253 et 302 nm (nanomètres). En dehors de ces limites, la lumière Uv n'a aucun effet. L'énergie d'irradiation est d'environ 700 à 1000 ergs, et l'activation se poursuit à basse température (même à -183'C). Une trop longue exposition, en revanche, détruit la vitamine D.
Lorsqu'un mélange d'ergostérol et d'éosine (5) est exposé à la lumière visible, il se produit une réaction dans laquelle l'éosine est hydrogénée par l'ergostérol qui se transforme en pinacone C54H22O2. Lorsque tout l'ergostérol est oxydé, la réaction s'arrête. En présence d'oxygène, l'éosine réagit comme un catalyseur grâce à la lumière du jour, et conduit à la formation du peroxyde d'ergostérol cristallisé. Les deux composés de l'ergostérol sont inactifs, et Windaus n'a pas réussi à préparer d'antirachitiques à la lumière visible.
Pour obtenir des résultats probants et reproductibles, il est nécessaire d'éliminer toute trace d'oxygène, et de procéder à une irradiation uniforme de l'échantillon. Windaus opère alors dans une spirale de quartz entourant une lampe à mercure, et sous atmosphère d'azote.
Comme ceux de Wieland, les travaux de Windaus eurent de grandes conséquences sur l'évolution future de la chimie organique biologique. Ils furent au départ de recherches sur les hormones sexuelles, les digitalines permettant par ailleurs la préparation technique de toniques et de sédatifs cardiaques. L'irradiation de substances organiques et la méthode de préparation de la vitamine D ont connu de larges applications.
Les débuts de la photochimie ont montré cependant que les techniques utilisées doivent être méticuleusement contr61ées, et que tout excès de dosage se traduit par une altération du produit de la réaction. L'énergie nécessaire pour convertir l'ergostérol est relativement faible : il suffit de la combustion d'1 gramme de pétrole brut pour foumir une énergie suffisante à la conversion de 10 grammes d'ergostérol. Bourdillon avait appelé calciférol le principe actif de la vitamine antirachitique; Windaus le nomma finalement vitamine D2 pour le distinguer du mélange d'origine, la vitamine D. Les vitamines sont des substances extr6mement actives : une once (28,35 g) de vitamine pure suffit aux besoins de 3000 enfants durant un an !
En plus de nombreux articles, Windaus publia deux ouvrages relatifs à ses travaux : Die Konstitution des Cholesterins (1919) et Anwendungen der Spannungstheorie (1921).
Il mourut le 9 juin 1959 à GOttingen, en République Fédérale Allemande.
1. Fe+ H2O --> Fe(H2O) --> FeO + H2
2. On the Mechanism of Oxidation, Yale University Press, New Haven, 1932.
3. Saponine : glucoside naturel qui mousse dans l'eau et possède des propriétés détersives.
4. Stérols : nom générique des alcools caractérisés par la présence d'un squelette cyclopentanephénantrénique et d'une longue chaîne latérale.
5. C20H6O5Br4K2; réactif analytique, colorant pour soie, utilisé en chimie alimentaire et comme antiseptique.
Pour les travaux sur la fermentation des sucres et les enzymes qui y participent.
(Augsbourg, 1873 - Stockholm, 1964)
Ce chimiste allemand est né le 15 février 1873 h Augsbourg, en Bavière. Après avoir fait des études à Munich, à Würzbourg et à Ulm, il décida de devenir artiste peintre et travailla, entre 1891 et 1893 sous la direction de maîtres comme Schmidt-Reute et Lenbach. Son désir de mieux comprendre les problèmes des couleurs et du spectre solaire l'amena, à partir de 1893, à étudier d'une part les sciences naturelles et la physique, respectivement chez E. Warburg et Max Planck; d'autre part la chimie, avec Emil Fischer et Landolt. Docteur en 1895, il s'oriente vers la chimie-physique et, après un court séjour à Berlin, il va travailler dans le laboratoire de Nemst à Gottingen (1896-1897). Puis, nommé assistant de physique à Stockholm, il est reçu en 1899 à l'agrégation de chimie-physique à la Högskola, cependant qu'il travaille dans le laboratoire de Svante Arrhenius, et effectue des stages auprès de Van't Hoff durant les étés 1899-1900.
Son intérêt pour la chimie organique s'éveille durant les visites qu'il rend au laboratoire de A. Hantzsche et de J. Thiele, et il commence à travailler sur les réactions catalytiques en collaboration avec sa première femme, le Docteur Astrid Cleve.
En 1904, il aborde ses premières recherches sur les enzymes, et pour parfaire sa formation de biochimiste, après une courte visite au laboratoire de Büchner à Berlin, il va passer huit mois chez Gabriel Bertrand à l'Institut Pasteur de Paris. De retour à Stockholm, au laboratoire de chimie de la HOgskola, il est nommé en 1906 professeur de chimie générale et organique à l'Université.
Les travaux qu'il entreprend, après cet itinéraire peu banal, vont être principalement orientés vers les pnblèmes de physico-chimie et de biochimie, et plus spécialement vers les phénomènes catalytiques et enzymatiques. Il étudie l'hydrolyse catalytique des substrats avec formation de sels, et l'activité des enzymes, notamment la saccharase et la catalase. Puis il poursuit, en collaboration avec sa seconde femme Elisabeth af Ugglas, ses recherches (commencées en 1905) sur les processus de fermentation, particulièrement sur la phosphorylisation et l'action de la co-zymase (1); il fait paraître trois monographies sur ce sujet.
Entre 1929 et 1939, von Euler Chelpin continue l'étude structurale des coenzymes et celle des mécanismes d'action des enzymes. Avec ses collaborateurs, Schlenck, Albers et HOgberg, il établit en particulier la structure de la co-déhydrogénase diphosphopyridine-nucléotide (2), structure qui sera confirmée en 1956 par Sir Todd lorsque celui-ci réalisera la synthèse de ce produit. Puis, restant dans le domaine de la biochimie, il étudie les vitamines, aidé de sa femme et d'autres chercheurs comme P. Karrer, P. E. Simola ou Mario Bracco, montrant en particulier la structure et les propriétés du carotène.
Il peut ainsi en 1929, grâce aux dons des Fondations Knut et Alice Wallenberg et Rockefeller, créer à Stockholm le premier Institut de biochimie suédois, où se poursuivent des recherches sur les fermentations et la chimie des enzymes, ainsi que des applications de l'enzymologie dans les domaines de l'hérédité et de la sérologie.
A partir de 1935, il commence des travaux sur la biochimie du cancer, et publie en 1941 à ce sujet une monographie, Biochemie der Tumoren, en collaboration avec Boleslas Skarzynski, professeur à l'Université de Cracovie. Mais son goût marqué pour la biochimie ne l'empêche pas de continuer aussi des recherches en chimie organique. En 1933, avec C. Martius, il étudie les réductones - substances réductrices dans les aliments déshydratés - après avoir préparé la trioseréductone : les résultats de ces recherches sont décrits dans un ouvrage publié en collaboration avec B. Eistert, Chemie der Reduktone (1950), et dans une monographie parue en 1958 avec le concours du professeur japonais K. Yamafuji et des Docteurs Namura et Adachi de Kyoto.
Toujours grâce à l'aide de la Fondation Knut et Alice Wallenberg, von Euler Chelpin peut installer à l'Université de Stockholm un Institut de Chimie organique inauguré en 1939.
Enfin, travaillant avec Erich Adler, il s'est aussi intéressé aux plastes phénolformaldéhydiques; les résultats de leurs travaux ont été publiés dans la revue Arkiv for Kemi de Stockholm.
Elu dès 1914 membre de l'Académie royale des Sciences suédoise, et en 1926 membre à titre étranger du célèbre Kaiser Wilhelm Institut für Biochemie, von Euler Chelpin n'a été vraiment connu d'un plus vaste public que grâce au prix Nobel. Il fit à partir de 1929 de très nombreuses conférences à l'étranger, surtout en Allemagne et au Japon, et sut donner un grand relief à ses travaux en écrivant son autobiographie.
Il est mort à Stockholm le 6 novembre 1964.
(Manchester, 1865 - Boume End, 1940)
Il est né le 12 octobre 1865 à Manchester, en Angleterre. A l'opposé de von Euler Chelpin, Harden suit sans dévier ses études, d'abord au Collège Owens, puis à l'Université Victoria. Après un bref séjour chez Otto Fischer,à Erlangen, il revient dans sa ville natale, au Collège Owens, où il étudie principalement jusqu'en 1897 l'action de la lumière sur divers mélanges (dont celui d'oxyde de carbone et de chlore). Nommé professeur de biochimie à l'Institut britannique de médecine préventive qui vient d'être créé à l'Université de Londres (3), il s'intéresse à l'action chimique des bactéries et à la fermentation alcoolique. Chef du département de chimie biologique, il se fait surtout connaître par ses études sur les enzymes, mais aussi parce qu'il devient l'éditeur et le rédacteur en chef de la célèbre revue Biochemical Journal à partir de 1912.
L'essentiel de ses découvertes se trouve rassemblé dans sa monographie Alcohofic Fermentations. L'une des plus importantes, faite avec Young, a été de montrer que la zymase, enzyme hétérogène extraite des sucs de levures par Büchner, se compose de deux fractions, l'une thermolabile et colloïdale, la protéine, l'autre thermostable et diffusible dans l'eau, la coenzyme. Von Euler Chelpin a déterminé, comme on l'a vu, la structure de la première coenzyme, le D. P. N.; Harden, quant à lui, montre qu'elle renferme de l'acide phosphorique ou l'un de ses sels.
Il se demande alors si ces groupements sont responsables ou non de l'activité enzymatique. En ajoutant du phosphate de potassium à une solution de sucre et de "suc de levure de Büchner", il observe un dégagement important de COz D'autres essais avaient montré qu'il y avait une relation entre le dégagement de CO2 et l'apport d'ions PO4 Lorsqu'on mit en évidence un hexose-phosphate, dont la fonction chimique est celle d'un ester, Harden eut l'intuition que l'activité de ces substances était liée à la présence d'un nouvel enzyme, la phosphatase.
Il en conclut que, lors de la fermentation d'un sucre en présence d'une levure dans des conditions convenables, l'addition d'un phosphate inorganique conduit à une rapide production d'alcool et à un dégagement de CO2; il y a de plus accumulation d'un ester phosphorique du sucre. Ce dernier se trouve en quantité proportionnelle au rapport CO2/PO43- et à l'accroissement de la production d'alcool et de CO2 accroissement dû à l'addition du phosphate minéral. L'ester phosphorique correspond essentiellement à l'hexosediphosphate décrit précédemment par Young et Harden, ou à l'hexosediphosphate décrit précédemment par Robinson et Harden, sinon à un mélange des deux. Lorsque la fermentation est conduite avec une levure déshydratée, une nouvelle difficulté apparaît, par suite de la présence d'un ester disaccharide phosphate.
Ces travaux vont être poursuivis pendant plusieurs années par des équipes qui cherchent à élucider le mécanisme réactionnel d'une fermentation alcoolique.
Dans le cas où le substrat est le glucose (C6H12O6), il ne faut pas moins de treize grandes étapes pour que s'accomplisse le processus général connu sous le nom de schéma E. M. P. (Embden, Meyerhof, Parnas). La première étape est une glycolyse au sens large, caractérisée par les réactions de phosphorylation; ensuite on passe par le stade de l'ester de Robinson, ou de l'ester de Neuberg, ou encore de celui d'Harden et Young; puis c'est la scission (glycolyse proprement dite) de la chaîne glucidique en deux triosephosphates. Après d'autres étapes, on arrive à l'acide pyruvique qui, par décarboxylation, libère du CO2 en produisant de l'acétaldéhyde; par réduction, ce demier donne finalement de l'alcool éthylique. Parti d'un corps à six atomes de carbone, on arrive finalement à deux corps en C1 et C2. Il aura fallu un demi-siècle pour connaître le mécanisme de la fermentation.
Harden décéda le 17 juin 1940 à Boume End, Buckinghamshire, en Angleterre.
1. Voir la notice sur Eduard Büchner (prix Nobel de chimie 1907), dans laquelle nous avons évoqué les travaux de Harden et de Young sur la séparation de la zymase en cozymase et apozymase, ainsi que l'action accélératrice des ions phosphates sur le processus de la fermentation.
2. C'est la première coenzyme de la zymase qui ait été connue; en abrégé D.P.N.
3. Cet Institut deviendra par la suite le célèbre Lister Institute.
