Un produit aléatoire innovant
Découverte de l’ADN dans une cuisine
Selon la croyance populaire, les découvertes scientifiques microscopiques ne se réalisent que dans des environnements propres et étincelants. Il y a environ 150 ans, toutefois, une importante découverte de l’élément constitutif de la vie s’est faite dans un environnement pas tout à fait aseptisé.
Les laboratoires qui étudient les structures microscopiques nous renvoient des images d’environnements propres et étincelants, de scientifiques en blouse blanche penchés sur un microscope électronique, de moniteurs qui produisent des tableaux de données, etc. Mais il y a environ 150 ans, une découverte importante a eu lieu dans un environnement pas si propre.
En fait, l’un des éléments essentiels de la cellule a été découvert dans ce qui était une ancienne cuisine dans un château du 11e siècle en Allemagne du Sud!
On a nommé cette substance la « nucléine », qui sera plus tard appelée acide nucléique et, enfin, acide désoxyribonucléique (ADN). La découverte a été réalisée en 1869 par le biochimiste suisse Friedrich Miescher, alors âgé de vingt-quatre ans, dans le Schlosslabor (soit le laboratoire du château) qui était une cuisine réaménagée.
La cuisine devenue laboratoire où la nucléine a été découverte est maintenant une exposition permanente célébrant la découverte de 1869 | © Nimish Sawant
Mais voilà : Miescher n’a pas du tout commencé ses recherches dans le but de découvrir la nucléine. Sa tâche était d’étudier les protéines, et la découverte de la nucléine s’est faite par pur hasard. Un heureux hasard qui a suffi à aiguiser la curiosité de Miescher pour l’approfondir.
Tous les progrès du génie génétique que nous constatons aujourd’hui, en particulier ceux qui concernent les sciences de la vie, s’expliquent en partie par cette seule erreur ou à ce seul accident. Il est dommage que le nom de Miescher soit perdu dans les annales de la recherche en sciences pures, mais les scientifiques qui ont exploité ses découvertes ont remporté le prix Nobel de la paix et la renommée mondiale qui lui est associée.
Johann Christian Reil (1759-1813), le médecin de Johann Wolfgang von Goethe, a lancé en 1796 la revue scientifique Archiv für Physiologie (« Les Archives de physiologie »), qui portait sur l’importance de la chimie dans l’étude de la vie. Son élève, Georg Carl Ludwig Sigwarts (1784-1864), après avoir enseigné à Halle an der Saale et à Berlin, s’est rendu à Tübingen pour y enseigner la biochimie à partir de 1818. Sigwarts a été remplacé par le scientifique tenace Felix Hoppe-Seyler (1825-1895) qui a poursuivi les recherches en biochimie et les a établies comme discipline académique en 1866. On attribue à Hoppe-Seyler la découverte du fer dans l’hémoglobine.
Photo du chimiste suisse Friedrich Miescher qui a découvert la nucléine ainsi que ses premiers ingrédients expérimentaux tels qu’une éprouvette contenant de la nucléine (au centre) dans le musée Schlosslabor | © Nimish Sawant
Tous ces praticiens de la biochimie ont travaillé à Tübingen pendant les années critiques de la fondation de la biochimie en tant que science. Située dans le Bade-Wurtemberg, Tübingen est une ville qui semble tout droit sortie d’un conte des frères Grimm. L’Université de Tübingen est aujourd’hui réputée pour des disciplines telles que la théologie et la médecine. Son excellence en biochimie a été documentée par le professeur Peter Bohley dans son livre, Das Schlosslabor in der Kueche von Hohentübingen : Wiege der Biochemie (« Le laboratoire du château dans la cuisine de Hohentübingen : Berceau de la biochimie »).
Hoppe-Seyler avait créé un laboratoire de sciences naturelles dans la cuisine du château de Hohentübingen. En 1816, le roi Guillaume Ier avait légué le château à l’Université de Tübingen, fondée en 1477. L’université a transformé la salle des chevaliers en bibliothèque et la tour nord-est en observatoire astronomique, tandis que le laboratoire de biochimie a été installé, entre autres, dans la cuisine du château.
Au cours de ses recherches, Miescher a découvert qu’il était difficile d’extraire des globules blancs purs des glandes lymphatiques, mais qu’il était facile de les obtenir à partir de pus. Il s’est donc mis à récupérer des pansements jetés dans des cliniques voisines pour nettoyer le pus et recueillir les globules blancs. En extrayant une enzyme digestive appelée pepsine de la membrane muqueuse de l’estomac des porcs et en la traitant avec les globules blancs, Miescher a pu décomposer ces cellules, ne laissant que le noyau pour les analyses chimiques ultérieures.
Miescher était censé étudier la structure des protéines dans les globules blancs, car les protéines étaient considérées comme le meilleur matériau pour comprendre le fonctionnement des cellules. En poursuivant ses recherches, il a découvert une nouvelle substance qui se précipite (se solidifie sous forme de poudre) lorsqu’on lui ajoute de l’acide et se dissout lorsqu’on lui ajoute de l’alcali. Il a donc fini par isoler une toute nouvelle molécule du noyau de la cellule. Il s’agissait du précipité brut de l’ADN, que Miescher a appelé « nucléine ». Miescher a réalisé que la nouvelle substance n’était pas une protéine.
Outre les composants habituels des protéines tels que le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote, Miescher a constaté que la nucléine contenait une grande quantité de phosphore et qu’il y avait une anomalie dans le rapport phosphore/azote. La nucléine ne ressemblait à aucune autre molécule documentée.
« Miescher a découvert la nucléine en 1869, mais ses découvertes n’ont été publiées qu’en 1871. Hoppe-Seyler a répété toutes les expériences, car il voulait être absolument certain des résultats avant la publication », explique le professeur Bohley, qui affirme que Miescher a réussi à isoler une forme presque pure d’ADN, malgré les outils limités dont il disposait.
Photo d’archive de l’ancien laboratoire du château où Hoppe-Seyler et Miescher ont travaillé | © MUT Tübingen
L’ancien laboratoire du château a été transformé en 2015 en une exposition permanente présentant l’histoire de la biochimie. Elle utilise des projections en 3D ainsi que des documents d’archives des années 1860 pour illustrer la façon dont la biochimie était pratiquée à l’époque. L’un des trésors de l’exposition est une éprouvette contenant de la nucléine, étiquetée par Miescher lui-même.
« Personne, pas même Miescher, ne connaissait l’importance de la découverte de la nucléine. Watson et Crick, qui ont reçu le prix Nobel de la paix pour la découverte de la structure en double hélice, n’ont mentionné Miescher nulle part dans leur article. Pourtant, sa découverte a été déterminante dans l’élaboration de la structure en double hélice », a déclaré le professeur Bohley.
Après avoir quitté Tübingen, Miescher s’est rendu à Leipzig pendant un an où ses recherches portaient sur un tout autre sujet. Malheureusement, il est décédé en 1895 après avoir contracté la tuberculose. En raison des doutes qu’il nourrissait et de son esprit perfectionniste, Miescher n’a pas pu apprécier pleinement l’importance de sa découverte, notamment en ce qui concerne le transfert des traits héréditaires.
S’il y a une leçon importante que la vie de Miescher nous a apprise, c’est bien celle-ci : il ne faut pas ignorer les résultats indésirables et il faut ne pas s’en tenir aux conventions établies. On ne sait jamais, les erreurs peuvent mener à des découvertes révolutionnaires.
En fait, l’un des éléments essentiels de la cellule a été découvert dans ce qui était une ancienne cuisine dans un château du 11e siècle en Allemagne du Sud!
On a nommé cette substance la « nucléine », qui sera plus tard appelée acide nucléique et, enfin, acide désoxyribonucléique (ADN). La découverte a été réalisée en 1869 par le biochimiste suisse Friedrich Miescher, alors âgé de vingt-quatre ans, dans le Schlosslabor (soit le laboratoire du château) qui était une cuisine réaménagée.
La cuisine devenue laboratoire où la nucléine a été découverte est maintenant une exposition permanente célébrant la découverte de 1869 | © Nimish Sawant
Mais voilà : Miescher n’a pas du tout commencé ses recherches dans le but de découvrir la nucléine. Sa tâche était d’étudier les protéines, et la découverte de la nucléine s’est faite par pur hasard. Un heureux hasard qui a suffi à aiguiser la curiosité de Miescher pour l’approfondir.Tous les progrès du génie génétique que nous constatons aujourd’hui, en particulier ceux qui concernent les sciences de la vie, s’expliquent en partie par cette seule erreur ou à ce seul accident. Il est dommage que le nom de Miescher soit perdu dans les annales de la recherche en sciences pures, mais les scientifiques qui ont exploité ses découvertes ont remporté le prix Nobel de la paix et la renommée mondiale qui lui est associée.
Le berceau de la biochimie
Si les cellules ont été découvertes pour la première fois en 1665 par Robert Hooke, un philosophe anglais spécialiste des sciences naturelles, la théorie de la cellule n’a été postulée que dans les années 1830 par le physiologiste allemand Theodor Schwann et le botaniste allemand Matthias Jakob Schleiden. Au milieu des années 1800, il a été établi que les cellules étaient les plus petites structures constituant les éléments constitutifs de la vie.Johann Christian Reil (1759-1813), le médecin de Johann Wolfgang von Goethe, a lancé en 1796 la revue scientifique Archiv für Physiologie (« Les Archives de physiologie »), qui portait sur l’importance de la chimie dans l’étude de la vie. Son élève, Georg Carl Ludwig Sigwarts (1784-1864), après avoir enseigné à Halle an der Saale et à Berlin, s’est rendu à Tübingen pour y enseigner la biochimie à partir de 1818. Sigwarts a été remplacé par le scientifique tenace Felix Hoppe-Seyler (1825-1895) qui a poursuivi les recherches en biochimie et les a établies comme discipline académique en 1866. On attribue à Hoppe-Seyler la découverte du fer dans l’hémoglobine.
Photo du chimiste suisse Friedrich Miescher qui a découvert la nucléine ainsi que ses premiers ingrédients expérimentaux tels qu’une éprouvette contenant de la nucléine (au centre) dans le musée Schlosslabor | © Nimish Sawant
Tous ces praticiens de la biochimie ont travaillé à Tübingen pendant les années critiques de la fondation de la biochimie en tant que science. Située dans le Bade-Wurtemberg, Tübingen est une ville qui semble tout droit sortie d’un conte des frères Grimm. L’Université de Tübingen est aujourd’hui réputée pour des disciplines telles que la théologie et la médecine. Son excellence en biochimie a été documentée par le professeur Peter Bohley dans son livre, Das Schlosslabor in der Kueche von Hohentübingen : Wiege der Biochemie (« Le laboratoire du château dans la cuisine de Hohentübingen : Berceau de la biochimie »).Hoppe-Seyler avait créé un laboratoire de sciences naturelles dans la cuisine du château de Hohentübingen. En 1816, le roi Guillaume Ier avait légué le château à l’Université de Tübingen, fondée en 1477. L’université a transformé la salle des chevaliers en bibliothèque et la tour nord-est en observatoire astronomique, tandis que le laboratoire de biochimie a été installé, entre autres, dans la cuisine du château.
Heureux hasard
Le scientifique suisse Friedrich Miescher (1844-1895) a commencé à travailler sous Hoppe-Seyler en 1869. À l’époque où les scientifiques discutaient encore du concept de « cellule », Hoppe-Seyler avait progressé dans l’étude des molécules qui composent les cellules. Miescher a été chargé d’étudier la structure des globules blancs.Au cours de ses recherches, Miescher a découvert qu’il était difficile d’extraire des globules blancs purs des glandes lymphatiques, mais qu’il était facile de les obtenir à partir de pus. Il s’est donc mis à récupérer des pansements jetés dans des cliniques voisines pour nettoyer le pus et recueillir les globules blancs. En extrayant une enzyme digestive appelée pepsine de la membrane muqueuse de l’estomac des porcs et en la traitant avec les globules blancs, Miescher a pu décomposer ces cellules, ne laissant que le noyau pour les analyses chimiques ultérieures.
Miescher était censé étudier la structure des protéines dans les globules blancs, car les protéines étaient considérées comme le meilleur matériau pour comprendre le fonctionnement des cellules. En poursuivant ses recherches, il a découvert une nouvelle substance qui se précipite (se solidifie sous forme de poudre) lorsqu’on lui ajoute de l’acide et se dissout lorsqu’on lui ajoute de l’alcali. Il a donc fini par isoler une toute nouvelle molécule du noyau de la cellule. Il s’agissait du précipité brut de l’ADN, que Miescher a appelé « nucléine ». Miescher a réalisé que la nouvelle substance n’était pas une protéine.
Outre les composants habituels des protéines tels que le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote, Miescher a constaté que la nucléine contenait une grande quantité de phosphore et qu’il y avait une anomalie dans le rapport phosphore/azote. La nucléine ne ressemblait à aucune autre molécule documentée.
« Miescher a découvert la nucléine en 1869, mais ses découvertes n’ont été publiées qu’en 1871. Hoppe-Seyler a répété toutes les expériences, car il voulait être absolument certain des résultats avant la publication », explique le professeur Bohley, qui affirme que Miescher a réussi à isoler une forme presque pure d’ADN, malgré les outils limités dont il disposait.
Photo d’archive de l’ancien laboratoire du château où Hoppe-Seyler et Miescher ont travaillé | © MUT Tübingen
L’ancien laboratoire du château a été transformé en 2015 en une exposition permanente présentant l’histoire de la biochimie. Elle utilise des projections en 3D ainsi que des documents d’archives des années 1860 pour illustrer la façon dont la biochimie était pratiquée à l’époque. L’un des trésors de l’exposition est une éprouvette contenant de la nucléine, étiquetée par Miescher lui-même.
Que s’est-il passé après la découverte?
Il faut replacer la découverte de Miescher dans le contexte de la décennie précédente qui avait vu d’autres avancées. En 1859, Charles Darwin avait publié L’Origine des espèces qui était la base de l’étude de l’évolution. En 1865, Gregor Mendel a publié un article sur les principes de l’hérédité. Les deux noms sont bien connus dans le monde entier. Mais le nom de Miescher ne jouit pas d’une telle notoriété mondiale. Il a fallu 75 ans après la découverte de Miescher pour qu’Oswald Avery, Colin MacLeod et Maclyn McCarthy démontrent, en 1944, que l’ADN est le porteur de l’information génétique. En 1953, Francis Crick et James Watson publient un article sur la structure en double hélice de l’ADN.« Personne, pas même Miescher, ne connaissait l’importance de la découverte de la nucléine. Watson et Crick, qui ont reçu le prix Nobel de la paix pour la découverte de la structure en double hélice, n’ont mentionné Miescher nulle part dans leur article. Pourtant, sa découverte a été déterminante dans l’élaboration de la structure en double hélice », a déclaré le professeur Bohley.
Après avoir quitté Tübingen, Miescher s’est rendu à Leipzig pendant un an où ses recherches portaient sur un tout autre sujet. Malheureusement, il est décédé en 1895 après avoir contracté la tuberculose. En raison des doutes qu’il nourrissait et de son esprit perfectionniste, Miescher n’a pas pu apprécier pleinement l’importance de sa découverte, notamment en ce qui concerne le transfert des traits héréditaires.
S’il y a une leçon importante que la vie de Miescher nous a apprise, c’est bien celle-ci : il ne faut pas ignorer les résultats indésirables et il faut ne pas s’en tenir aux conventions établies. On ne sait jamais, les erreurs peuvent mener à des découvertes révolutionnaires.