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 LA DECOUVERTE DES VITAMINES


Certaines maladies connues par leurs symptômes depuis la plus haute antiquité furent décrites chez les marins, chez les prisonniers ou encore dans des villes assiégées, tous groupes humains confinés et mal nourris sans qu'on ait compris qu'elles étaient dues à une carence alimentaire.

On savait pourtant depuis longtemps que la nourriture embarquée sur les navires pour des voyages au long cours manquait de quelque chose d'essentiel ce qui provoquait le scorbut. Dès le XVIIIème siècle, l'Ecossais James Lind avait démontré l'utilité du jus de citron ou d'orange pour prévenir cette maladie qui faisait des ravages chez les marins et dont on sait aujourd'hui qu'elle résulte d'une carence en vitamine C.

James Cook (1728-1779), un des plus grands navigateurs de tous les temps, fit notamment la première exploration de l'Antarctique et découvrit les îles Hawaï, les Nouvelles-Hébrides et l'île de Pâques. Bien qu'ignorant le travail de Lind, il connaissait le rôle préventif des agrumes et d'autres végétaux contre le scorbut et imposa la choucroute à ses hommes. Il n'eut aucun cas de scorbut à déplorer au cours de voyages de plusieurs mois. Ce n'est cependant qu'au début du XIXème siècle que la Royal Navy imposa une dose quotidienne de jus de citron à ses équipages tandis que la marine marchande britannique ne prit cette mesure qu'en 1844.

A cette époque, les maladies par carence étaient courantes non seulement chez les marins mais aussi dans le prolétariat urbain dont l'alimentation était souvent peu variée. Ce problème chronique prit une importance aiguë lors de la famine accompagnant le siège de Paris en 1870. La mortalité infantile explosa par manque d'aliments frais et on demanda aux savants de découvrir quelque succédané pour y faire face.

Jean Baptiste Dumas (1800-1884), chimiste et homme politique, fabriqua une sorte de lait artificiel par émulsion de graisses dans une solution sucrée d'albumine dont les résultats furent catastrophiques mais lui permirent de montrer qu'un régime alimentaire à base de glucides, lipides et protéines, bien que suffisant sur le plan énergétique, manquait néanmoins de quelque chose d'essentiel.

Il aura donc fallu un siècle pour que la notion de maladie par carence qualitative établie par Lind mais ignorée du monde scientifique fût retrouvée. Christiaan Eijkman (1858-1930) fut de 1888 à 1896 le médecin du pénitencier de Java alors sous tutelle hollandaise. De nombreux prisonniers étaient atteints de béribéri, une maladie du système nerveux conduisant à la paralysie et à la mort. Eijkman nourrissait les poules du pénitencier avec du riz poli, aliment de base des prisonniers. Beaucoup de poules étaient atteintes d'une polynévrite ressemblant au béribéri. Lorsque le commandant du pénitencier interdit à Eijkman d'utiliser le riz des cuisines pour nourrir ses poules, il acheta du riz complet et eut la surprise de constater que les poules guérissaient de leur paralysie. Comme le riz complet ne diffère du riz poli que par la présence des enveloppes du grain, le son, Eijkman eut l'idée de nourrir certaines poules avec un mélange de riz poli et de son. Les poules guérirent comme avec le riz complet. Il affirma que la polynévrite des poules est analogue au béribéri et en déduisit, à tort, qu'il existe une toxine dans le riz et un antidote dans le son. En appliquant le même traitement aux prisonniers il fit néanmoins disparaître le béribéri.

En 1905, le Hollandais Cornelius Pekelharing (1848-1922), professeur d'hygiène à Utrecht, nourrit un lot de souris avec un régime considéré comme complet constitué de glucides, de lipides et de protéines. Tous les animaux moururent en quelques semaines. Il recommença alors l'expérience en ajoutant à ce régime une petite quantité de lait et constata que les souris restaient en bonne santé. Il en déduisit que le lait, de valeur énergétique négligeable compte tenu de la quantité administrée, devait contenir une substance inconnue mais indispensable. C'est Casimir Funk (1884-1967), un biochimiste polonais installé aux USA en 1915 qui devait isoler une telle substance pour la première fois. En 1911, il isola à partir de 100 kg de riz quelques centigrammes d'une substance capable de guérir du béribéri des pigeons nourris au riz poli. Il l'appela vitamine car elle contenait une fonction amine. Il montra qu'elle est présente aussi dans la levure en quantité plus grande que dans le son. Il suggéra que le scorbut, la pellagre et le rachitisme pouvaient être aussi des maladies dues à une carence en des substances de même type et il ne se trompait pas. Toutefois, comme la guérison des pigeons n'était pas durable (car il manquait d'autres vitamines dans le régime des pigeons comme nous le savons maintenant), ses conclusions ne furent pas acceptées par la communauté scientifique qui croyait à une origine infectieuse de cette maladie.

Gowland Hopkins (1861-1947) peut être considéré comme le fondateur de la biochimie anglaise à une époque où cette discipline était dominée par les savants allemands. Reprenant les travaux de Pekelharing, il rechercha des vitamines dans le lait. Il ne réussit pas à en isoler, mais au cours de ses recherches, il découvrit le glutathion, une substance participant aux réactions d'oxydoréduction tout comme la vitamine C (acide ascorbique), et il montra que certains acides aminés doivent être apportés par l'alimentation car l'organisme ne sait pas les synthétiser tous.

Il eut surtout le mérite de montrer, à une époque où la biologie était encore imprégnée de vitalisme, que la chimie du vivant ne diffère en rien de la chimie générale. Il était d'ailleurs opposé à l'usage du mot "biochimie" qui, à son avis, avait des relents de vitalisme. Malgré l'échec relatif de ses travaux sur les vitamines, il partagea le prix Nobel de médecine avec Eijkman en 1929.

Un médecin américain, Joseph Goldberger (1874-1929) voulut démontrer que la pellagre était une maladie de carence comme l'avait suggéré Funk et non une maladie infectieuse. Pour cela, il s'injecta du sang de malade, mangea des fragments de leur peau avec sa femme et alla même jusqu'à absorber leurs excréments ! Il ne tomba pas malade mais ne put identifier la vitamine correspondante. Il mourut en 1929 avant que ne fut démontrée l'association entre la carence en vitamine PP (nicotinamide) et la pellagre. La nicotinamide avait été isolée dès 1867 sans que l'on connaisse ses fonctions....

La plupart des autres vitamines furent découvertes au cours de cette période. L'Américain Elmer Mc Collum (1879-1967) découvrit la vitamine A en 1913 et la vitamine D en 1922. Leur synthèse artificielle suivit rapidement. Aujourd'hui, on connaît 13 vitamines différentes. C'est un ensemble hétérogène du point de vue chimique. Leur seul point commun est l'incapacité de nos cellules à les fabriquer. Au point de vue physiologique, leurs actions sont tout aussi hétérogènes : certaines vitamines sont des cofacteurs nécessaires à l'activité d'enzymes (vitamines du groupe B), d'autres constituent une réserve de pouvoir réducteur (vitamine C, E). Les fonctions de la moitié d'entre elles ne sont pas encore totalement élucidées.



EXPERIENCE

UNE METHODE DE DOSAGE DE LA VITAMINE C

Matériel nécessaire

Permanganate de potassium (en pharmacie), vinaigre blanc, jus de fruit (jus d'orange par exemple), petits flacons ou tubes, compte-gouttes, filtre à café.

Principe

La vitamine C est un agent réducteur en milieu acide (vinaigre) tandis que le permanganate de potassium est un indicateur d'oxydoréduction : violet à l'état oxydé, incolore à l'état réduit. Une quantité déterminée de vitamine C est capable de réduire et donc de décolorer une quantité déterminée de permanganate de potassium. Il faudra un certain volume de jus de fruit pour décolorer la même quantité de permanganate. Il contiendra donc une quantité équivalente de vitamine C.

Comment procéder ?

Dissoudre 1 g de permanganate de potassium dans 50 mL de vinaigre blanc. 
Dissoudre un comprimé de vitamine C (par exemple "Juvamine" vitamine C, en vente dans les supermarchés), soit 180 mg, dans un mélange de 50 mL d'eau et 50 mL de vinaigre.
Filtrer un peu de jus d'orange dans un troisième récipient.
Verser avec un compte-gouttes 20 gouttes de la solution de permanganate dans deux flacons vides F1 et F2.
Avec un autre compte-gouttes rempli de solution de vitamine C, compter le nombre de gouttes nécessaire pour obtenir la décoloration de l'indicateur dans le premier flacon (F1). Agiter après chaque dépôt d'une goutte. 
Procéder de même avec le deuxième flacon d'indicateur (F2) en remplaçant cette fois
la solution de vitamine C par le jus d'orange filtré. Compter également le nombre de gouttes nécessaire pour obtenir la décoloration.

Calculer la concentration en vitamine C

Exemple de résultat : jus d'orange en ampoule pour bébé.

La solution initiale à 180 mg/100 mL correspond à 54 µg/goutte (une goutte correspond à 30 µL). Il a fallu 20 gouttes de vitamine C pour décolorer l'indicateur, cela correspond à 20 fois 54 µg soit 1 mg. Il a fallu 44 gouttes de jus d'orange pour décolorer l'indicateur. Donc 44 gouttes de jus d'orange contiennent 1 mg de vitamine C ce qui correspond à 75 mg/100 mL (un peu plus de la dose quotidienne considérée comme nécessaire).


Amusez-vous bien !

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