Max Delbrück : Le physicien qui est parti à la recherche du saut quantique de la vie

Il a été formé sous Wolfgang Pauli et a côtoyé Niels Bohr, et selon toute attente raisonnable, il aurait dû consacrer sa carrière à la physique théorique. Au lieu de cela, Max Delbrück a pris la spéculation de Bohr selon laquelle la complémentarité quantique pourrait s'étendre aux systèmes vivants et l'a utilisée comme excuse pour abandonner la physique au profit des virus infectant les bactéries — un changement de domaine si complet qu'il a aidé à inventer le champ de la biologie moléculaire presque comme un effet secondaire.

Berlin, physique et une suggestion fatidique

Delbrück est né le 4 septembre 1906 à Berlin, au sein d'une famille riche en conséquences intellectuelles et, finalement, politiques : sa mère descendait du chimiste Justus von Liebig, et son père, Hans Delbrück, était professeur d'histoire à l'Université de Berlin. Il a étudié l'astrophysique puis la physique théorique à l'Université de Göttingen durant la période révolutionnaire de la mécanique quantique naissante, obtenant son doctorat en 1930, puis a passé des années postdoctorales formatrices en Angleterre, en Suisse et au Danemark, où il a rencontré Pauli et Bohr. C'est l'idée de Bohr selon laquelle le principe de complémentarité régissant la mécanique quantique pourrait avoir un analogue en biologie qui a tourné l'attention de Delbrück vers les systèmes vivants.

De retour à Berlin à partir de 1932, Delbrück a travaillé comme assistant de Lise Meitner sur des expériences d'irradiation à l'uranium et, en 1935, a coécrit un article avec Nikolay Timofeev-Ressovsky et Karl Zimmer proposant un modèle physique du gène comme structure moléculaire discrète susceptible de muter par radiation. L'article a eu un impact immédiat modeste mais une longue portée : Erwin Schrödinger s'en est inspiré directement dans son influent livre-conférence de 1944 Qu'est-ce que la vie ?, qui a à son tour aidé à attirer une génération de physiciens vers la biologie.

De la drosophile au bactériophage

Une bourse de la Fondation Rockefeller en 1937 a amené Delbrück au Caltech pour étudier la génétique de la mouche des fruits, mais il s'est rapidement tourné vers les bactériophages — des virus infectant les bactéries — comme système plus propre pour étudier l'hérédité au niveau moléculaire. En travaillant avec Emory Ellis, il a publié « La croissance du bactériophage » en 1939, démontrant que les populations de phages se multiplient par bouffées synchronisées discrètes plutôt que par une croissance exponentielle continue, une découverte qui a donné à la biologie des virus sa première méthode expérimentale réellement quantitative.

Le Groupe des Phages et l'expérience Luria-Delbrück

De 1940 à 1947, Delbrück a enseigné la physique à l'Université Vanderbilt tout en menant un programme de recherche biologique parallèle, et c'est durant cette période qu'il a construit les collaborations qui définiraient sa carrière : avec Salvador Luria à partir de 1941, et avec Alfred Hershey à partir de 1943. En 1942, Luria et Delbrück ont publié ce qui est devenu connu sous le nom d'expérience Luria-Delbrück, utilisant un « test de fluctuation » statistique sur des cultures bactériennes pour montrer que la résistance à l'infection virale découle de mutations spontanées préexistantes plutôt que d'une réponse induite au virus lui-même — une confirmation rigoureuse et quantitative de la variation darwinienne opérant au niveau microbien, fournie par un physicien appliquant le raisonnement statistique à une question biologique sur laquelle les biologistes s'étaient disputés sans conclusion pendant des années.

En 1945, Delbrück, Luria et Hershey ont établi un cours d'été sur la génétique des bactériophages au Cold Spring Harbor Laboratory qui est devenu le centre organisateur de ce que les chercheurs ont appelé le Groupe des Phages — un réseau informel mais très influent de scientifiques dont les méthodes partagées et les systèmes expérimentaux standardisés sont largement reconnus pour avoir accéléré l'émergence de la biologie moléculaire comme discipline distincte dans la décennie suivante.

Caltech et une seconde vie scientifique

Delbrück est retourné au Caltech en tant que professeur de biologie à la fin de 1947 et y est resté jusqu'à sa retraite en tant que professeur émérite en 1977, sauf pour une période au cours de laquelle il a également fondé et dirigé un institut de génétique moléculaire à l'Université de Cologne, officiellement inauguré en 1962. Au cours de ses dernières années de recherche, il s'est éloigné de la génétique des phages vers la physiologie sensorielle, utilisant le champignon Phycomyces comme organisme modèle pour étudier comment les systèmes biologiques simples détectent et réagissent à la lumière — un deuxième pivot scientifique aussi délibéré que le premier.

Famille, guerre et perte

La famille de Delbrück a payé un prix extraordinaire sous le régime nazi : sa sœur Emmi a épousé Klaus Bonhoeffer, et Klaus ainsi que son frère Dietrich Bonhoeffer ont été exécutés en 1945 pour leurs rôles dans la résistance à Hitler après le complot du 20 juillet, tandis que le propre frère de Delbrück, Justus, est mort en détention soviétique la même année. Delbrück lui-même avait quitté l'Allemagne avant les pires années de la guerre et est devenu citoyen américain en 1945, bâtissant sa vie scientifique sur un continent que la résistance de ses frères et sœurs au nazisme leur avait coûté la leur.

Pourquoi Max est qualifié de génie

Le cas du génie de Delbrück repose sur un acte de transfert intellectuel inhabituellement délibéré : il n'est pas tombé dans la biologie par hasard mais a consciemment importé les habitudes de rigueur quantitative, de test statistique et de conception expérimentale à système minimal de la physique dans un champ qui, avant le Groupe des Phages, fonctionnait souvent selon des méthodes observationnelles plus lâches. Le comité Nobel, en lui décernant le Prix de Physiologie ou Médecine de 1969 conjointement avec Luria et Hershey « pour leurs découvertes concernant le mécanisme de réplication et la structure génétique des virus », l'a crédité spécifiquement de la transformation de la recherche sur les bactériophages « d'un empirisme vague en une science exacte » — un langage qui nomme précisément la transplantation de la discipline du physicien dans la biologie comme l'accomplissement. Son élection en tant que membre étranger de la Royal Society et le baptême du Centre Max Delbrück pour la médecine moléculaire à Berlin à son nom reflètent le même consensus. La complication honnête est que la production expérimentale individuelle de Delbrück était comparativement modeste si l'on mesure simplement par le nombre de découvertes ; sa contribution la plus durable était sans doute institutionnelle et pédagogique — bâtir la culture du Groupe des Phages et former les chercheurs qui ont réalisé nombre des percées ultérieures du domaine — ce qui relève d'un génie de la méthode et du mentorat plutôt que de l'intuition solitaire.

Héritage

Delbrück est mort le 9 mars 1981 à Pasadena, en Californie, après avoir passé trois décennies au Caltech et avoir aidé à établir la méthodologie fondatrice de tout un champ scientifique. Le Prix Max Delbrück et le Centre Max Delbrück pour la médecine moléculaire perpétuent son nom, mais son héritage le plus diffus est la culture de travail de la biologie moléculaire moderne elle-même — quantitative, à système minimal, statistiquement rigoureuse — qu'un physicien formé à Göttingen a transplantée dans la biologie presque comme une expérience en soi.