Theodor Schwann était un médecin et physiologiste allemand. Sa contribution la plus significative à la biologie est considérée comme étant l'extension de la théorie cellulaire aux animaux. Les autres contributions incluent la découverte des cellules de Schwann dans le système nerveux périphérique, la découverte et l'étude de la pepsine, la découverte de la nature organique de la levure, et l'invention du terme métabolisme.
Jeunesse et éducation
Theodor Schwann est né à Neuss le 7 décembre 1810 de Leonard Schwann et Elisabeth Rottels. Leonard Schwann était orfèvre et plus tard imprimeur. Theodor Schwann a étudié au Dreikönigsgymnasium également connu sous le nom de Tricoronatum ou Three Kings School, une école jésuite à Cologne. Schwann était un catholique romain dévot. À Cologne, son instructeur religieux Wilhelm Smets, un prêtre et romancier, a souligné l'individualité de l'âme humaine et l'importance du libre arbitre.
En 1829, Schwann s'est inscrit à l'Université de Bonn dans le cursus prémedical. Il a reçu un baccalauréat en philosophie en 1831. À Bonn, Schwann a rencontré et travaillé avec le physiologiste Johannes Peter Müller. Müller est considéré comme ayant fondé la médecine scientifique en Allemagne, publiant son Handbuch der Physiologie des Menschen für Vorlesungen en 1837–1840. Il a été traduit en anglais sous le titre Elements of Physiology en 1837–1843 et est devenu le principal manuel de physiologie des années 1800.
En 1831, Schwann s'est déplacé à l'Université de Würzburg pour une formation clinique en médecine. En 1833, il s'est rendu à l'Université de Berlin, où Müller était maintenant professeur d'anatomie et de physiologie. Schwann a obtenu un diplôme de M.D. en médecine de l'Université de Berlin en 1834. Il a effectué son travail de thèse en 1833–1834, avec Müller comme conseiller. La thèse de Schwann portait sur une étude minutieuse de la nécessité de l'oxygène pendant le développement embryonnaire du poulet. Pour la réaliser, il a conçu et construit un appareil qui lui permettait de pomper les gaz oxygène et hydrogène hors de la chambre d'incubation à des moments précis. Cela lui a permis d'établir la période critique pendant laquelle les œufs avaient besoin d'oxygène.
Schwann a réussi l'examen d'État pour exercer la médecine à l'été 1834, mais il a choisi de continuer à travailler avec Müller, en effectuant des recherches plutôt que d'exercer la médecine. Il pouvait se le permettre, du moins à court terme, grâce à un héritage familial. Son salaire en tant qu'assistant n'était que de 120 taler. Pendant les cinq années suivantes, Schwann paierait les trois quarts de ses dépenses sur son héritage. Comme stratégie à long terme, ce n'était pas viable.
Carrière
De 1834 à 1839, Schwann a travaillé comme assistant de Müller au Anatomisch-zootomische Museum de l'Université de Berlin. Schwann a mené une série d'expériences microscopiques et physiologiques axées sur l'étude de la structure et de la fonction des nerfs, des muscles et des vaisseaux sanguins. En plus de réaliser des expériences en préparation du livre de Müller sur la physiologie, Schwann a mené ses propres recherches. Beaucoup de ses contributions importantes ont été faites pendant la période où il travaillait avec Müller à Berlin.
Schwann a utilisé des microscopes nouvellement puissants pour examiner les tissus animaux. Cela lui a permis d'observer les cellules animales et de noter leurs propriétés différentes. Son travail a complété celui de Matthias Jakob Schleiden chez les plantes et en était inspiré ; les deux étaient des amis proches.
Décrit comme calme et sérieux, Schwann était particulièrement doué pour la construction et l'utilisation d'appareils pour ses expériences. Il était également capable d'identifier des questions scientifiques importantes et de concevoir des expériences pour les tester systématiquement. Son écriture a été décrite comme accessible, et sa logique comme une « progression claire ». Il identifiait la question à laquelle il voulait répondre et communiquait l'importance de ses conclusions efficacement à d'autres. Son collègue Jakob Henle a parlé de lui comme ayant un « désir inné » d'expérimenter.
Vers 1838, Schwann avait besoin d'un poste avec un salaire plus substantiel. Il espérait retourner à Bonn, une ville catholique. Il a tenté d'obtenir un professorat là-bas en 1838 et à nouveau en 1846, mais a été déçu. Au lieu de cela, en 1839, Schwann a accepté la chaire d'anatomie à l'Université Catholique de Louvain à Leuven, en Belgique, une autre ville catholique.
Schwann s'est avéré être un professeur dévoué et consciencieux. Avec ses nouvelles responsabilités d'enseignement, il avait moins de temps pour de nouveaux travaux scientifiques. Il a consacré beaucoup de temps à perfectionner les techniques expérimentales et les instruments à utiliser dans les expériences. Il a produit peu de documents. Une exception était un article en 1844 qui rapportait une série d'expériences sur des chiens et établissait l'importance de la bile dans la digestion.
En examinant des processus tels que la contraction musculaire, la fermentation, la digestion et la putréfaction, Schwann cherchait à montrer que les phénomènes vivants étaient le résultat de causes physiques plutôt que « d'une certaine force vitale immatérielle ». Néanmoins, il cherchait toujours à réconcilier « une nature organique » avec « un plan divin ». Certains auteurs ont suggéré que le déplacement de Schwann en 1838 et sa productivité scientifique réduite après cela reflètent des préoccupations religieuses et peut-être même une crise liée aux implications théoriques de son travail sur la théorie cellulaire. Cependant, d'autres auteurs considèrent cela comme une déformation de sa pensée, et rejettent l'idée que Schwann ait traversé une crise existentielle ou une phase mystique. Ohad Parnes utilise les cahiers de laboratoire de Schwann et d'autres sources non publiées ainsi que ses publications pour reconstruire sa recherche comme une progression unifiée. Florence Vienne s'appuie sur des écrits non publiés pour discuter des façons dont la théorie cellulaire, en tant que « principe unificateur du développement organique », était liée aux idées philosophiques, religieuses et politiques de divers partisans y compris Schwann.
En 1848, le compatriote de Schwann Antoine Frédéric Spring l'a convaincu de se transférer à l'Université de Liège, également en Belgique. À Liège, Schwann a continué à suivre les derniers progrès en anatomie et physiologie mais n'a pas lui-même fait de grandes nouvelles découvertes. Il est devenu une sorte d'inventeur. L'un de ses projets était un respirateur portable, conçu comme un système fermé pour soutenir la vie humaine dans des environnements où les alentours ne peuvent pas être respirés. À partir de 1858, il était professeur de physiologie, d'anatomie générale et d'embryologie. À partir de 1872, il a cessé d'enseigner l'anatomie générale, et à partir de 1877, l'embryologie. Il s'est retiré complètement en 1879.
Schwann était profondément respecté par ses pairs. En 1878, une fête a été organisée pour célébrer ses années d'enseignement et ses nombreuses contributions. Il lui a été présenté un cadeau unique : un livre contenant 263 portraits photographiques autographiés de scientifiques de divers pays, chacun d'eux envoyé par le scientifique pour faire partie du cadeau pour Schwann. Le volume était dédié « Au créateur de la théorie cellulaire, les biologistes contemporains ».
Trois ans après sa retraite, Schwann est décédé à Cologne, le 11 janvier 1882. Il a été enterré dans le tombeau familial au cimetière de Melaten de Cologne.
Contributions
Lorsqu'il est considéré dans le contexte de ses écrits non publiés et de ses notes de laboratoire, la recherche de Schwann peut être vue comme « un programme de recherche cohérent et systématique » dans lequel les processus biologiques sont décrits en termes d'objets matériels ou « d'agents », et les dépendances causales entre les forces qu'ils exercent, et leurs effets mesurables. L'idée de Schwann de la cellule comme unité fondamentale et active peut alors être vue comme fondamentale au développement de la microbiologie en tant que « science rigoureusement légitime ».
Tissu musculaire
Certains des premiers travaux de Schwann en 1835 portaient sur la contraction musculaire, qu'il considérait comme un point de départ pour « l'introduction du calcul à la physiologie ». Il a développé et décrit une méthode expérimentale pour calculer la force de contraction du muscle, en contrôlant et en mesurant les autres variables impliquées. Sa technique de mesure a été développée et utilisée plus tard par Emil du Bois-Reymond et d'autres. Les notes de Schwann suggèrent qu'il espérait découvrir les régularités et les lois des processus physiologiques.
Pepsine
En 1835, relativement peu était connu sur les processus digestifs. William Prout avait rapporté en 1824 que les sucs digestifs des animaux contenaient de l'acide chlorhydrique. Schwann a réalisé que d'autres substances dans les sucs digestifs pourraient également aider à décomposer les aliments. Au début de 1836, Schwann a commencé à étudier les processus digestifs. Il a conceptualisé la digestion comme l'action d'un agent physiologique, qui, bien que non immédiatement visible ou mesurable, pouvait être caractérisé expérimentalement comme une « substance spécifique particulière ».
Finalement, Schwann a découvert l'enzyme pepsine, qu'il a isolée avec succès de la muqueuse gastrique et nommée en 1836. Schwann a inventé son nom du mot grec πέψις pepsis, signifiant « digestion » de πέπτειν peptein « digérer ». La pepsine était la première enzyme à être isolée du tissu animal. Il a démontré qu'elle pouvait décomposer l'albumine du blanc d'œuf en peptones.
Plus important encore, Schwann a écrit, en poursuivant ces analyses, on pourrait finalement « expliquer tout le processus de développement de la vie dans tous les corps organisés ». Au cours de l'année suivante, il a étudié à la fois la décomposition et la respiration, construisant des appareils qu'il adapterait plus tard pour l'étude de la levure.
Levure, fermentation et génération spontanée
Ensuite, Schwann a étudié la levure et la fermentation. Son travail sur la levure était indépendant des travaux effectués par Charles Cagniard de la Tour et Friedrich Traugott Kützing, qui ont tous publié des travaux en 1837. À partir de 1836, Schwann avait réalisé de nombreuses expériences sur la fermentation alcoolique. Des microscopes puissants lui ont permis d'observer les cellules de levure en détail et de reconnaître qu'elles étaient de minuscules organismes dont les structures ressemblaient à celles des plantes.
Schwann a dépassé les autres qui avaient simplement noté la multiplication de la levure pendant la fermentation alcoolique, d'abord en attribuant à la levure le rôle d'un facteur causal primaire, puis en prétendant qu'elle était vivante. Schwann a utilisé le microscope pour mener une série d'expériences soigneusement planifiées qui contredisaient deux théories populaires de la fermentation dans la levure. D'abord, il a contrôlé la température du liquide du moût de bière qui fermente dans un récipient fermé en présence d'oxygène. Une fois chauffé, le liquide ne pouvait plus fermenter. Cela a réfuté la spéculation de Joseph Louis Gay-Lussac selon laquelle l'oxygène causait la fermentation. Cela suggérait que une sorte de micro-organisme était nécessaire pour que le processus se produise. Ensuite, Schwann a testé les effets de l'air purifié et de l'air non purifié. Il a stérilisé l'air en le faisant passer à travers des ampoules de verre chauffées. La fermentation ne s'est pas produite en présence d'air purifié. Elle s'est produite en présence d'air non purifié, suggérant que quelque chose dans l'air a lancé le processus. C'était une preuve solide contre la théorie de la génération spontanée, l'idée que les organismes vivants pourraient se développer à partir de matière non vivante.
Schwann avait démontré que la fermentation nécessitait la présence de levures pour commencer, et s'arrêtait quand les levures cessaient de croître. Il a conclu que le sucre était converti en alcool dans le cadre d'un processus biologique organique basé sur l'action d'une substance vivante, la levure. Il a démontré que la fermentation n'était pas un processus chimique inorganique comme l'oxydation du sucre. La levure vivante était nécessaire pour la réaction qui produirait plus de levure.
Bien que Schwann soit correct, ses idées étaient en avance sur la plupart de ses pairs. Elles ont été fortement opposées par Justus von Liebig et Friedrich Wöhler, qui tous deux voyaient son insistance sur l'importance d'un organisme vivant comme soutenant le vitalisme. Liebig, en revanche, considérait la fermentation comme une série d'événements purement chimiques, sans impliquer la matière vivante. Ironiquement, le travail de Schwann a été plus tard considéré comme étant un premier pas loin du vitalisme. Schwann a été le premier des élèves de Müller à travailler vers une explication physico-chimique de la vie. La vision de Schwann a favorisé une conceptualisation des êtres vivants en termes de réactions biologiques de la chimie organique, tandis que Liebig cherchait à réduire les réactions biologiques à la chimie purement inorganique.
La valeur du travail de Schwann sur la fermentation serait finalement reconnue par Louis Pasteur, dix ans plus tard. Pasteur commencerait sa recherche sur la fermentation en 1857 en répétant et confirmant le travail de Schwann, acceptant que la levure était vivante, et puis en prenant la recherche sur la fermentation plus loin. Pasteur, non Schwann, contesterait les vues de Liebig dans le différend Liebig–Pasteur. Rétrospectivement, la théorie des germes de Pasteur, ainsi que ses applications antiseptiques par Lister, peuvent être retracées à l'influence de Schwann.
Théorie cellulaire
En 1837, Matthias Jakob Schleiden a observé et déclaré que les nouvelles cellules végétales se formaient à partir des noyaux des anciennes cellules végétales. Dînant avec Schwann un jour, leur conversation s'est tournée vers les noyaux des cellules végétales et animales. Schwann se souvenait d'avoir vu des structures similaires dans les cellules de la notochorde telle qu'elles avaient été montrées par Müller et a instantanément réalisé l'importance de connecter les deux phénomènes. La ressemblance a été confirmée sans délai par les deux observateurs. Dans d'autres expériences, Schwann a examiné le tissu notochordal et le cartilage des larves de crapaud, ainsi que les tissus des embryons de porc, établissant que les tissus animaux sont composés de cellules, dont chacune a un noyau.
Schwann a publié ses observations en 1838 dans le Neu
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