Peter D. Mitchell : L'homme qui avait raison tout seul

En 1961, Peter Mitchell a émis l'hypothèse que les cellules produisent de l'ATP en pompant des protons à travers une membrane et en les laissant y redescendre. Cette idée était si étrangère à la biochimie dominante que la majeure partie du domaine l'a tout simplement rejetée. Deux ans plus tard, usé par l'opposition institutionnelle et une mauvaise santé, il a démissionné de son poste universitaire, a restauré un manoir des Cornouailles en ruine et y a construit son propre laboratoire. Dix-sept ans plus tard, le prix Nobel de chimie.

Mitcham

Peter Dennis Mitchell est né le 29 septembre 1920 à Mitcham, dans le Surrey, fils de Christopher Gibbs Mitchell, fonctionnaire, et de Kate Beatrice Dorothy Taplin. Son oncle était Sir Godfrey Mitchell, président de l'entreprise de construction George Wimpey — un lien familial avec une fortune considérable qui aurait de l'importance plus tard, lorsque Mitchell eut besoin de financer des recherches scientifiques que personne d'autre ne voulait financer.

Il a fait ses études au Queen's College de Taunton, puis au Jesus College de Cambridge, où il a suivi le Natural Sciences Tripos et s'est spécialisé en biochimie.

Cambridge et la pénicilline

En 1942, Mitchell a accepté un poste de recherche au département de biochimie de Cambridge. Son doctorat est venu lentement : il lui a été attribué en 1951 pour ses travaux sur le mode d'action de la pénicilline, c'est-à-dire sur la manière dont une molécule agit au niveau d'une membrane bactérienne. Les membranes resteraient son sujet d'étude pour le reste de sa vie.

En 1955, le professeur Michael Swann l'a invité à Édimbourg pour créer une unité de biologie chimique au sein du département de zoologie. Il a été promu maître de conférences (Senior Lecturer) en 1961 et lecteur (Reader) en 1962. En 1963, il a démissionné.

L'hypothèse chimiosmotique

L'idée qu'il a publiée dans Nature en 1961 répondait à la plus grande question sans réponse de la biochimie. Tout le monde savait que l'ATP était la monnaie énergétique de la cellule. Personne ne savait comment les cellules le produisaient réellement. L'hypothèse dominante était qu'un intermédiaire chimique à haute énergie devait coupler l'oxydation des aliments à la synthèse de l'ATP, et des laboratoires du monde entier cherchaient cet intermédiaire, sans succès.

Mitchell a affirmé qu'un tel intermédiaire n'existait pas. Le couplage, soutenait-il, n'était pas chimique mais spatial. La respiration pompe des protons à travers une membrane, créant un gradient électrochimique — une différence de concentration et de voltage entre un côté et l'autre. Ce gradient est l'énergie stockée. L'ATP est produit lorsque les protons y redescendent à travers une enzyme spécifique de la membrane.

C'était une proposition provocatrice à deux égards. Elle déplaçait le problème de la chimie soluble vers la structure membranaire, que la plupart des biochimistes de l'époque considéraient comme un conteneur inerte plutôt que comme une machine. Et elle était avancée en grande partie sur des bases théoriques par un homme ayant un dossier de publications modeste.

Glynn House

Après avoir quitté Édimbourg en 1963, Mitchell a passé deux ans à superviser la restauration de Glynn House à Cardinham, dans les Cornouailles. Pendant la même période, il a fondé Glynn Research Ltd avec Jennifer Moyle, sa collaboratrice de longue date, pour mener des recherches biologiques fondamentales selon ses propres conditions et à ses propres frais.

C'est le cas le plus littéral dans la science moderne d'un chercheur construisant sa propre institution parce que les structures existantes ne l'accueilleraient pas. Depuis Glynn, il a développé la théorie, publiant sa contribution majeure dans Biological Reviews en 1966, puis s'orientant vers des travaux théoriques sur les chaînes de transport d'électrons et le cycle Q, le mécanisme de navette des protons à l'intérieur de la chaîne respiratoire.

Réhabilitation

Les preuves s'accumulèrent contre les sceptiques. Les expériences d'André Jagendorf sur les chloroplastes montrèrent qu'une différence de pH artificiellement imposée à travers une membrane — un gradient de protons et rien d'autre — pouvait stimuler la synthèse d'ATP. Ensuite, l'ATP synthase fut identifiée : l'enzyme membranaire requise par le schéma de Mitchell, fonctionnant comme un canal à travers lequel le retour des protons stimule la production d'ATP.

La Royal Society l'a élu membre (Fellow) en 1974. Le prix Rosenstiel lui a été attribué en 1976. En 1978, il a reçu le prix Nobel de chimie — seul — « pour sa contribution à la compréhension du transfert d'énergie biologique par la formulation de la théorie chimiosmotique ». La médaille Sir Hans Krebs a suivi la même année, et la médaille Copley de la Royal Society en 1981. Il est décédé le 10 avril 1992.

Pourquoi Mitchell est important

La chimiosmose est désormais enseignée comme un fait avéré dans tous les cours de biologie d'introduction, ce qui occulte à quel point elle était radicale. Mitchell a expliqué la principale transaction énergétique de la vie — comment les mitochondries et les chloroplastes convertissent la nourriture et la lumière du soleil en énergie utilisable —, et il l'a expliquée correctement alors que presque toutes les personnes qualifiées pour juger pensaient qu'il avait tort.

La manière dont cela s'est produit est aussi instructive que le contenu. Il a eu raison depuis un laboratoire privé situé dans une maison des Cornouailles restaurée, financé en dehors du système de subventions, en travaillant avec un seul collaborateur principal. Le consensus, démontre sa carrière, est une description de ce qu'un domaine croit actuellement, et non une mesure de ce qui est vrai.