Ernst Chain : Le chimiste qui a rendu la pénicilline réelle

Le 25 mai 1940, huit souris à Oxford ont été injectées avec des streptocoques et quatre d'entre elles ont reçu une poudre brunâtre qu'un réfugié allemand avait passé deux ans à apprendre à extraire. Le lendemain matin, les quatre souris traitées étaient vivantes et les quatre non traitées étaient mortes. Alexander Fleming avait remarqué la moisissure douze ans plus tôt et l'avait laissée. Ernst Chain l'a transformée en médicament.

Berlin, et le fils d'un chimiste

Chain est né à Berlin le 19 juin 1906. Son père, le Dr Michael Chain, était un chimiste et industriel qui avait émigré de Moguilev, dans l'Empire russe, pour étudier la chimie à l'étranger ; sa mère, Margarete Eisner, était née à Berlin. La famille était juive. Il a suivi le Luisengymnasium et a obtenu son diplôme de chimie à l'Université Friedrich-Wilhelm en 1930, puis a passé trois ans à faire des recherches sur les enzymes à l'hôpital de la Charité.

Il a lu la montée du nazisme correctement et très tôt. Le 2 avril 1933, il est arrivé en Angleterre avec 10 £. Le généticien J.B.S. Haldane lui a trouvé une place à l'University College Hospital de Londres, et de là, il est allé à Cambridge, au Fitzwilliam College, travaillant sur les phospholipides sous la direction de Sir Frederick Gowland Hopkins. Il a été naturalisé sujet britannique en avril 1939, quelques mois avant la guerre.

Oxford et la recherche systématique

En 1935, l'école de pathologie Sir William Dunn d'Oxford l'a invité ; en 1936, il était démonstrateur et chargé de cours en pathologie chimique. Ses premiers travaux à Oxford étaient variés : venins de serpent, métabolisme tumoral, mécanisme du lysozyme, et c'est le travail sur le lysozyme qui a orienté la suite.

En 1938, Chain et le directeur australien de l'école, Howard Florey, ont décidé d'étudier les propriétés biochimiques et biologiques de substances antibactériennes sélectionnées produites par des micro-organismes. La pénicilline figurait sur une liste. Leur hypothèse de travail était erronée d'une manière intéressante : ils pensaient que ces agents se révéleraient être des enzymes comme le lysozyme. Ce qui importait, c'était la décision de traiter le problème comme de la chimie plutôt que comme une curiosité microbiologique.

L'extraction était misérable. Chain, avec Edward Penley Abraham, a construit une voie de purification à partir d'un contrôle rigoureux du pH, de basses températures et d'une évaporation répétée (essentiellement une lyophilisation), et les rendements étaient humiliants. De nombreux gallons de bouillon de moisissure produisaient une quantité juste assez grande pour couvrir un ongle. Norman Heatley a plus tard amélioré le processus pour en faire quelque chose qui pourrait être mis à l'échelle. L'expérience sur les souris du 25 mai 1940 a suscité une grande excitation dans le département, et c'était la première preuve concrète que la substance fonctionnait chez un animal vivant contre une infection mortelle.

En février 1941, l'équipe a traité son premier patient humain infecté, un policier d'Oxford. Il s'est nettement amélioré, puis a rechuté lorsque la pénicilline a manqué, et est décédé. Florey a tiré de cet échec le vœu qu'il aurait toujours assez de pénicilline pour terminer un traitement. En juillet 1941, Florey et Heatley se sont rendus aux États-Unis et ont pris contact avec les Northern Regional Research Laboratories du ministère de l'Agriculture à Peoria, dans l'Illinois, commençant un effort de production qui a fini par impliquer des milliers de personnes et quelque trente-cinq institutions.

Le brevet qu'il n'a pas obtenu

Chain voulait breveter la pénicilline. Dans les instituts allemands où il s'était formé, le dépôt de brevet était une pratique courante et le moyen évident de financer des travaux futurs. Florey a refusé, estimant que la découverte devait profiter à toute l'humanité. La décision a longtemps irrité Chain, et ce n'était pas seulement une question d'orgueil blessé : la médecine britannique a par la suite racheté la pénicilline aux fabricants américains qui avaient breveté les procédés de production.

Il a continué à faire de la chimie. En 1942, avec Abraham, Chain a proposé le cycle bêta-lactame au cœur de la molécule de pénicilline — une structure qui était contestée à l'époque et confirmée en 1945 par la cristallographie aux rayons X de Dorothy Hodgkin. Ce cycle est la raison pour laquelle il existe toute une famille d'antibiotiques plutôt qu'un seul médicament.

Vers la fin de la guerre, il a appris que les nazis avaient assassiné sa mère et sa sœur.

Rome, Imperial, et une judéité publique

Le prix Nobel de physiologie ou de médecine de 1945 a été décerné à Fleming, Florey et Chain « pour la découverte de la pénicilline et son effet curatif dans diverses maladies infectieuses ». Les honneurs ont suivi : la médaille d'argent Berzelius en 1946, l'élection comme membre de la Royal Society, le prix Paul Ehrlich en 1954, la médaille d'or de thérapeutique en 1957, et un anoblissement lors des honneurs de l'anniversaire de 1969.

La reconnaissance ne l'a pas rendu bienvenu partout. Les États-Unis lui ont interdit l'accès en vertu du McCarran Internal Security Act de 1950 et lui ont refusé un visa deux fois en 1951. En 1948, il a quitté Oxford pour Rome, en tant que directeur scientifique du Centre international de recherche en microbiologie chimique de l'Istituto Superiore di Sanità, où il a développé des travaux sur la fermentation — la biologie industrielle sur laquelle repose réellement la fabrication des antibiotiques. En 1961, il est revenu à Londres en tant que professeur de biochimie à l'Imperial College, et a fondé son département de biochimie.

Il a épousé la biochimiste Anne Beloff en 1948 ; ils ont eu trois enfants, Benjamin, Daniel et Judith, élevés dans la foi juive. Son identité juive est devenue plus centrale et plus publique avec l'âge. Il a rejoint le conseil des gouverneurs de l'Institut des sciences Weizmann en 1954, était un sioniste convaincu, et en 1965 a prononcé un discours intitulé « Pourquoi je suis juif » à la conférence des intellectuels du Congrès juif mondial.

Pourquoi Ernst est qualifié de génie

La prétention de Chain repose sur un type particulier d'intelligence : la capacité de voir qu'une observation biologique est en réalité un problème chimique, puis de résoudre la chimie alors que personne ne sait si la molécule cible survit à la manipulation. Fleming avait la pénicilline en 1928 et n'a pas pu la stabiliser ni la concentrer ; la substance était célèbre et inutile. L'intuition de Chain en 1938 était que les agents antibactériens des moisissures méritaient un assaut biochimique systématique plutôt qu'une nouvelle série d'observations admiratives, et son talent consistait à concevoir une extraction — pH, froid, évaporation répétée — suffisamment délicate pour ne pas détruire ce qu'il isolait. La proposition du bêta-lactame en 1942, faite à partir d'un raisonnement chimique des années avant que la cristallographie ne puisse le confirmer, est la démonstration la plus marquante de son esprit.

Le contre-argument est réel. Il n'a pas découvert la pénicilline, et il l'a dit ; la version populaire qui crédite Fleming l'a irrité pour le reste de sa vie, mais la version corrigée qui crédite Chain seul serait tout aussi fausse. La pénicilline d'Oxford était un résultat d'équipe : Florey a fourni la direction, le courage et la connexion américaine, Heatley l'ingénierie de production sans laquelle rien n'aurait pu être mis à l'échelle, Abraham une grande partie de la chimie à ses côtés, Hodgkin la preuve structurelle. Chain était aussi, de l'avis général, difficile et combatif, prompt à se sentir offensé au sujet du crédit — et sur la question des brevets, au moins, il s'est avéré avoir raison. Ce qu'il possédait n'était pas une brillance solitaire mais un jugement chimique exceptionnel appliqué au point exact où une curiosité devenait un médicament.

Héritage

Chain est mort le 12 août 1979 au Mayo General Hospital de Castlebar, dans le comté de Mayo, à l'âge de soixante-treize ans. Le bâtiment de biochimie de l'Imperial College porte son nom, tout comme une route à Castlebar. Le mémorial le plus important est structurel : le cycle bêta-lactame pour lequel il a plaidé en 1942 reste l'échafaudage de la classe d'antibiotiques la plus utilisée au monde, et chaque pénicilline semi-synthétique est une variation d'une molécule qu'il a aidé à identifier alors qu'elle n'était encore qu'une tache sur une boîte de laboratoire.