PHYSIOLOGIE INTRODUCTION Au XIIe siècle, les dissections des anatomistes avaient fourni un tableau assez clair de l'intérieur du corps humain. Mais on connaissait encore très peu de choses de son fonctionnement et de la façon dont vivaient la plupart des êtres vivants, animaux et végétaux. On ne disposait pas encore d'un modèle de fonctionnement qui puisse être opposé aux conceptions traditionnelles, notamment à celle de Galien, selon laquelle le corps était animé par des esprits. D'après Galien, l'esprit animal, siègant dans le cerveau, donnait la sensation et le mouvement ; l'esprit vital, situé dans le coeur, régulait la circulation du sang et de l'air ; l'esprit naturel, localisé dans le foie, contrôlait l'activité nutritive et digestive. Les premières tentatives entreprises pour dépasser ces théories furent celles des iatrochimistes et des iatrophysiciens. Les premiers, surtout Paracelse (1493-1541), étaient convaincus que l'on ne pouvait expliquer le fonctionnement du corps humain que sur la base de réactions chimiques, et ne parvenaient pas à aller au-delà d'observations et de résultats partiels. De leur côté, les iatrophysiciens, tels que l'anglais William Harvey (1578-1657), s'inspiraient du modèle cartésien du corps comme machine organique et pensaient que l'organisme vivant était constitué d'une série de mécanismes reliés les uns aux autres. La polémique entre les deux conceptions empêcha longtemps d'intégrer les notions de chimie, de physique et d'anatomie à un modèle de fonctionnement général de l'organisme vivant. Ainsi put se développer, au début du XVIIIe siècle, la théorie vitaliste de Georg E. Stahl (1660-1734). Ce médecin allemand soutenait que les lois et les principes de chimie et de physique ne permettraient pas de connaître le « secret » des êtres vivants, que dominait l'action d'une force vitale, ou esprit vital, de nature mystérieuse. Le vitalisme a longtemps conditionné les études de physiologie et de biologie ; il a été pratiqué du XVIIIe siècle à nos jours, quoique avec de moins en moins de succès. Les premiers modèles convaincants d'une conception différente des organismes vivants apparurent à partir du milieu du XVIIIe siècle, avec la naissance de la physiologie, terme introduit par Albrecht von Haller (1708-1777) et qui signifie littéralement « étude de la nature ». Selon ce savant, la physiologie devait être considérée comme l'anatomie animée, parce que si l'anatomie décrivait la structure des organes et des appareils, la physiologie s'occupait de leur fonctionnement. L'oeuvre principale de von Haller, Elementa physiologiae corporis humani, traitait de physiologie humaine. À la même époque était publié un livre du naturaliste Stephen Hales (1677-1761), clergyman d'une petite ville anglaise, dans lequel l'auteur rapportait ses observations sur la vitesse de croissance des plantes et sur la pression de la sève. C'est grâce à ces observations que Hales fut considéré comme le fondateur de la physiologie végétale. Avec le temps, toutefois, selon l'organisme ou l'organe étudié par la physiologie, naquirent différentes disciplines, par exemple la physiologie animale, la neurophysiologie et la physiologie générale. Dans tous les cas, l'objectif était d'unir des informations chimiques, physiques, anatomiques et d'autre nature pour faire la lumière sur les fonctions fondamentales des êtres vivants, telles, par exemple, la respiration, la nutrition et la reproduction, ou sur la façon dont ces fonctions étaient intégrées dans un organisme donné. 1 Au sein de la physiologie se développèrent de nouvelles sciences. Au cours du XIXe siècle, par exemple, les recherches sur la chimie des êtres vivants connurent un progrès considérable, au point que pour beaucoup la physiologie finit par signifier « chimie physiologique ». Au début, il s'agissait d'études sur des problèmes particuliers de l'être vivant, mais, au cours du XIXe siècle et dans les premières années du XXe siècle, on parvint à dresser un tableau assez clair des transformations chimiques des cellules et de l'organisme dans son ensemble. C'est ainsi qu'à la frontière entre la chimie et la physiologie advint une science nouvelle, la biochimie, c'est-à-dire la chimie de la vie. Soulignons que dans l'ensemble les études de physiologie, tout comme celles d'anatomie, ont confirmé que les êtres vivants obéissent tous à quelques lois fondamentales, et que de très nombreux mécanismes élémentaires sont présents partout dans le monde vivant, de la libellule à l'éléphant, des champignons à l'homme. LA PHYSIOLOGIE GÉNÉRALE : CLAUDE BERNARD Dans sa tentative de rassembler en un corps unique de connaissances les manifestations communes des êtres vivants, le savant français Claude Bernard (1813-1878) fonde au XIXe siècle la physiologie générale. Du moment où il obtient son doctorat de médecine, en 1843, jusqu'à sa mort, Bernard étudia de très nombreux problèmes de physiologie, apportant chaque fois de nouvelles solutions. Mais c'est du point de vue de la méthodologie que la contribution de Claude Bernard fut fondamentale. Son oeuvre principale, publiée en 1865, Introduction à l'étude de la médecine expérimentale, est encore la référence de la physiologie moderne. C'est presque un manifeste de la méthode expérimentale et de la physiologie générale. Celle-ci étudie les conditions élémentaires communes à tous les organismes vivants et doit se soumettre au contrôle du doute méthodique, mais sans scepticisme. Les phénomènes vitaux, malgré leur spontanéité apparente, obéissent à des lois précises, fixes et prévisibles, et même s'ils apparaissent animés par une finalité interne, en réalité ils dérivent de l'activité organisée des différentes parties. L'idée de Claude Bernard, c'est-à-dire celle de l'unité substantielle du monde vivant, recevra de nombreuses confirmations, apportées notamment par des études sur l'ultrastructure et sur le métabolisme. Par exemple, quand en 1929 K. Lohamann découvrira l'ATP, l'adénosine-triphosphate, et l'on verra que tous les êtres vivants utilisent cette molécule comme « monnaie énergétique ». Certains chercheurs partiront de cette universalité pour retracer le parcours possible de l'évolution biochimique. LA NUTRITION En 1827, William Prout, un médecin anglais, montra le premier de façon précise que trois classes d'éléments devaient être présentes dans l'alimentation normale : les sucres, les huiles et l'albumine, qu'on appelle protéines depuis Gerardus Mulder. Par la suite, des progrès importants furent accomplis par Justus von Liebig (1803-1873), qui, en 1842, publia un traité, Die Tierchemie, dans lequel il appliquait ses théories chimiques à la physiologie humaine, animale et végétale. C'est à lui 2 que l'on doit entre autres la découverte du fait que, parmi les éléments indispensables à la nutrition des êtres vivants, il existe de petites quantités de substances minérales, telles que le sodium, le potassium, le calcium et le phosphore. Il parvint à cette conclusion en remarquant l'appauvrissement progressif du sol au bout d'années et d'années de culture. Liebig fut le premier à introduire l'utilisation des engrais chimiques, mélanges de substances sélectionnées à des concentrations définies capables d'apporter au terrain les éléments nécessaires à la croissance des végétaux, ce qui fait de lui le fondateur de la chimie agricole. Jusqu'à la deuxième moitié du XIXe siècle, toutefois, l'idée prédominante était que toutes les substances nutritives organiques, non minérales, telles que les sucres, les graisses et les protéines, servaient aux animaux en grande quantité. Les informations disponibles n'éclaircissaient pas la cause de maladies comme le scorbut, très commune chez les marins, ou le béribéri, répandue dans certaines zones du monde, et ne permettaient pas d'interpréter de façon correcte ce qu'avait découvert James Lind (1716-94), un capitaine de la marine anglaise. Observateur aigu, il avait remarqué, grâce à de véritables études cliniques conduites durant la navigation, que l'ajout d'un peu de citron servait à prévenir le scorbut. Depuis lors, le jus de citron fut ajouté aux rations de ceux qui travaillaient sur les bateaux anglais. La raison pour laquelle le jus de citron était si important, et ce qu'il contenait restait toutefois un mystère. Dans les deux dernières décennies du siècle dernier, différentes recherches confirmèrent qu'une alimentation fondée uniquement sur les graisses, les sucres et les protéines n'était pas suffisante pour combler les besoins nutritifs des êtres vivants. En 1882, le directeur général du département médical de la marine japonaise, Kanhino Takaki, avait prévenu le béribéri en faisant ajouter de la viande fraîche à l'alimentation des marins, et on avait découvert aussi que l'ajout d'huile de foie de morue prévenait le rachitisme, une maladie des os. Ce n'est qu'au début de ce siècle, toutefois, que s'affirma l'idée que certaines maladies étaient dues à des carences alimentaires et en particulier au manque de petites quantités d'éléments nutritifs organiques appelés vitamines (littéralement « amine de la vie »). Le terme fut introduit par le biochimiste polonais Kazmierz Funk (1884-1967), en 1912, quand il découvrit que la substance qui prévenait le béribéri avait les propriétés chimiques d'une amine. Même si l'on se rendit compte bientôt que les autres vitamines n'avaient pas les mêmes propriétés, on a continué à les appeler ainsi et la dénomination en usage encore aujourd'hui pour chacune d'elles, qui utilise les lettres de l'alphabet, fut introduite en 1920 par J. C. Drummond. En conclusion, on était parvenu à distinguer clairement les éléments nutritifs essentiels, que l'organisme vivant devait tirer des aliments, et les éléments nutritifs non essentiels, qu'il pouvait construire seul, même si les nécessités des différents organismes n'étaient pas toujours les mêmes. La vitamine C, par exemple, est indispensable à l'homme, aux singes, aux cobayes et aux chauves-souris, mais pas à la plupart des autres a...
