HISTOIRE DE LA BIOCHIMIE
Publié le 04/02/2019
Extrait du document
bonucléique des chromosomes, il est vérifié que l’ADN porte en soi les caractéristiques héréditaires des organismes vivants. Au seuil des années 1950, la structure de l’ADN est établie.
Quelques années plus tard, l’Américain Paul Zamecnik localise la synthèse des protéines dans les ribosomes. En 1953, le biologiste américain James Dewey Watson (né en 1928) et le biophysicien britannique Francis Crick (né en 1916) révèlent la configuration tridimensionnelle de l’ADN et dévoilent la forme bihélicoïdale de sa molécule. Restait à déterminer le code génétique. Marshall Warren Nirenberg (né en 1927) et H. Matthaei y parviennent en identifiant les premiers codons, qui codent le début et la fin du message génétique. Cette découverte est couronnée de succès quelques années plus tard, lorsque le code génétique est révélé dans son ensemble.
Ces avancées spectaculaires tracent de nouvelles voies dans la maîtrise du code génétique. La séquence des protéines peut être contrôlée en partie. Le chromosome humain commence à dévoiler ses secrets. La connaissance du patrimoine génétique et la manipulation des gènes, à des fins expérimentales, puis médicales, ouvrent la porte à une nouvelle discipline: la biologie génétique.
Les secrets du code génétique
L’importance de la biochimie apparaît avec la découverte de l’ADN et de son rôle génétique. Trois chercheurs, le physicien Max Delbruck (1906-1981) et les biologistes Timoféeff- Ressovsky et Zimmer, s’associent en 1935 pour étudier l’influence des radiations sur la drosophile. Ils posent les bases de la mutation et de la composition du gène. Ces travaux, qui se fondent sur les propriétés des molécules et donc sur l’implication des lois de la physique dans la génétique, vont donner lieu à de vastes spéculations sur la genèse du vivant et, surtout, sur les modalités de la reproduction. Les chercheurs tentent de percer le mystère de la perpétuation de la matière vivante. Les procédures expérimentales se développent au fur et à mesure qu’apparaissent de nouvelles théories explicatives.
Les sujets d’étude se multiplient. L’un consiste, par exemple, à comprendre comment, en moins d’une heure, le bactériophage se reproduit en plusieurs centaines d’exemplaires dans la cellule hôte de la bactérie. Ce sont Max Delbruck et Salvador Luria (1912-1991), deux bactériologistes américains, qui inaugurent en 1940 ces travaux. L’année suivante, deux Américains, George Wells Beadle (1903-1989) et Eward L. Tatum (1909-1975), découvrent une corrélation entre chaque gène et chaque enzyme. En 1944, grâce aux travaux du bactériologiste américain Oswald Theodor Avery (1877-1955) sur l’acide désoxyri-
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La
biochimie
diverses percées significatives: le premier détermine
la structure des glucides et des protéines; Payen
découvre la structure des enzymes; Persoz
identifie en 1833 la composition de la «diastase>>
(aujourd'hui appelée "enzyme»).
Les progrès,
bien que lents, se succèdent.
En 1836, Schwann reconnaît la composition de
la pepsine (une enzyme présente dans le suc gas
trique).
Par la suite, plusieurs autres enzymes sont
isolées, en particulier par Émile Bourquelot
(185 1-1921).
Aujourd'hui, environ un millier
d'enzymes sont connues.
Leur rôle dans la fer-
LA CHIMIE DES GLUCIDES
ET DES LIPIDES
Les glucides et les lipides occupent une
place importante dans la biochimie humaine:
·ils fournissent au corps 85% de ses appor ts
énergétiques.
Les lipides ne peuvent être brû
lés qu'en présence d'oxygène (réaction aéro
bie}.
Les glucides brûlés en aérobie fournis
sent une grande quantité d'énergie, mais ils
peuvent être dégradés sans oxygène (réaction
anaéobie} avec un rendement moindre.
La
dégradation aérobique des lipides et des glu
cides alimente le cycle cellulaire de Krebs qui
concentre l'énergie sous forme d'ATP (adé
nosine tri-phosphate}.
•les lipides entrent dans la composition des
membranes cellulaires sous forme de phos
pholipides ou de molécules complexes, les
lipoprotéines.
Les acides gras insaturés (il leur
manque de l'hydrogène}, non fabriqués par
l'homme, sont indispensables au développe
ment et à l'entretien des neurones.
•les glucides entrent dans la composition des
glycoprotéines et des mucopolysaccharides,
molécules complexes présentes notamment
dans les cartilages articulaires.
mentation,
puis dans tout le métabolisme, devient
clair progressiv ement.
L'étude de la nature de la
levure -organisme vivant -encourage de nou
velles théories, qu'il reste à expérimenter et à
codifier.
Les travaux sur les glucides (cellulose, sucres,
amidon) commencent à porter des fruits.
La pre
mière synthèse d'un mélange de sucres est réali
sée en 1861 par le Russe Aleksandr Mikhaïlovitch
Boutlerov (1828-1886).
Un quart de siècle plus
tard, Oscar Loew et B.
Tollens parviennent en
1886 à produire du formaldéhyde.
À la même
époque, Louis Pasteur bouleverse les théories
existantes en établissant que la fermentation des
sucres est due aux levures.
C'est aux frères Buch
ner que l'on doit en 1897 la genèse de cette nou
velle discipline en pleine formation qu'est la bio
chimie.
En examinant le comportement de la fer
mentation alcoolique chez la levure, ces deux
savants démontrent que les réactions observées
suivent les lois de la chimie.
Peu avant la fin du
XIX" siècle, Eduard Buchner isole de la levure de
bière un mélange d'enzymes: la zymase.
La chimie des protéines
Au tournant du siècle, un autre précurseur de la
biochimie, l'Allemand Albrecht Kossel
(1853-1927) s'intéresse à la chimie du noyau cel
lulaire et découvre J'existence des acides et des
bases nucléiques.
On lui doit également la
découverte de l'adénine, qui est un constituant
essentiel de la cellule.
Plusieurs sucres naturels
(glucose, fructose, mannose, etc.) sont synthéti
sés en 1890 par le chimiste allemand Emil
Fischer, qui utilise la glycérine.
Fischer va plus
loin: il parvient à produire d'autres sucres artifi
ciels et réussit à élucider le mystère de leur
stéréochimie (organisation, dans les trois dimen
sions de l'espace, des atomes d'une molécule).
Il
établit également la chimie des protéines en .....
Tissus adipeux.
Ces cellules
adipeuses, ou
adipocytes, présentent
une morphologie très
ronde.
Les adipocytes
ont pour rôle
d'accumuler l'énergie sous la forme
de graisses neutres
et de les restituer
à la demande
de l'organisme.
démontrant que leur nature résulte de la combi
naison d'une vingtaine de composants simples,
les acides aminés, reliés entre eux par une liaison
peptidique.
Son élève, Émile Abderhalden
(1877-1950), reprend à son compte les travaux
du maître et poursuit l'étude des protéines.
Il
réussit notamment à synthétiser des polypeptides
(chaînes comprenant plusieurs acides aminés)
LES APPLICATIONS
DE LA BIOCHIMIE
Dans l'organisme, toute la chimie est contrô
lée par les enzymes, cibles privilégiées de
nombreux médicaments récents:
•les inhibiteurs d'enzymes de conversion lut
tent contre l'hypertension artérielle en empê
chant la transformation d'une hormone rénale,
la rénine, en angiotensine.
•les inhibiteurs de I'HMG Co-A réductase
empêchent la synthèse du cholestérol endo
gène, en partie responsable des maladies
cardio-vasculaires.
•l'inhibiteur d'alpha-glucosidase, utilisé chez
les diabétiques, piège une enzyme qui facilite
le passage de glucose digestif dans le sang.
•l'inhibiteur de la 5-alpha réductase diminue
le volume d'un adénome (tumeur bénigne} de
la prostate chez l'homme âgé.
•l'acétorphan, inhibiteur de l'enképhalinase
digestive, diminue la sécrétion intestinale
d'eau dans les diarrhées aiguës, sans paraly
ser l'intestin.
D'autres médicaments sont nés de la compré
hension de mécanismes biochimiques
intimes, comme les inhibiteurs de la pompe à
protons, qui ont révolutionné le traitement de
l'hyperacidité gastrique et des ulcères..
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