Chevreul, chimiste et encore chimiste : un livre gratuit en ligne

 J'avais annoncé la parution d'un livre gratuit, en ligne, en pdf seulement, et voici le lien : 

https://www.academie-agriculture.fr/publications/livres-academie-agriculture-de-france

 

Bonne lecture

Ce devrait être un livre clair : sur le travail scientifique de Michel-Eugène Chevreul

 

Alors que je relis une fois de plus le manuscrit du livre que je consacre aux travaux de Michel Chevreul, chimiste français qui découvrit la constitution moléculaire des matières grasses, je ne peux m'empêcher de prendre un peu de recul et de me demander quels sont les enseignements que l'on peut tirer de cette aventure (je parle de Chevreul).

Pour le travail considéré, Chevreul a travaillé de 1813 à 1824, exclusivement focalisé sur cette question :  9 années d'analyses de séparations, de purifications, d'expériences en tous genres qui ont conduit à des révisions intellectuelles progressives et  à la grande idée que l'on doit à Chevreul : les graisses alimentaires sont majoritairement constitué de triglycérides, composés dont les molécules contiennent un résidu de glycérol et 3 résidus d'acides gras.

Cette découverte et d'autant plus exceptionnelle que Chevreul travaillait à l'époque où la notion de molécule n'était pas encore établie. On confondait atome, molécule, corpuscule, particule et l'on voit même Louis Pasteur utiliser plusieurs de ces mots dans une même phrase pour désigner le même objet.

C'était l'époque à laquelle la chimie était encore naissante, qui a conduit à la compréhension des matières qui nous environnent.

J'espère avoir expliqué cela clairement dans mon livre p et je ne regrette en tout cas pas le temps pris par l'histoire des sciences à ma propre recherche : les enseignements sont innombrables et, comprenant mieux le mécanisme des progrès scientifiques, je vois mieux aussi
quelques idées pour me guider dans ma recherche.

J'espère surtout que ma présentation est plus claire que les nombreux textes dont je suis partis et dont j'ai croisé les informations parce qu'en réalité je n'en trouvais pas un qui me conviennent, qui soit suffisamment clair, argumenté, référencé, précis.

J'ajoute pour terminer que tout cela fera un livre au format pdf, mis en ligne gratuitement sur le site de l'Académie
d'agriculture de France, le premier d'une nouvelle série intitulée "Les petits
livres de l'Académie".

Je publie un livre consacré aux travaux du chimiste Michel-Eugène Chevreul : voir le site de l'Académie d'agriculture de France

Alors que je finis un livre consacré aux travaux scientifiques du chimiste français Michel-Eugène Chevreul, des amis m'interrogent :  pourquoi prendre du temps à produire un tel livre alors que les recherches historiques sur le personnage ont été innombrables ?

Ma réponse est simple : malgré des recherches approfondies, je n'ai pas trouvé de texte exposant clairement le travail et les résultats de Chevreul.
Il m'a fallu croiser de nombreux documents, souvent anciens, parfois modernes, faire une recherche approfondie, pour rectifier des erreurs historiques, mieux interpréter des données, mieux comprendre et interpréter les textes de Chevreul lui-même...

Dans mon livre, qui sera publié par l'Académie d'agriculture de France (en ligne, gratuit, en pdf), j'ai pris la précaution d'ajouter des guillemets pour les termes qui restent aujourd'hui utilisés mais dans une exception différente de celle de l'époque.
C'est ainsi que, quand Chevreul parle de carbonate de soude, ou de soude, cela peut être la même chose. D'ailleurs, il y a un piège à confondre carbonate de soude et carbonate de sodium, ce qui montre les progrès de la chimie (qui ne parle plus de carbonate de soude, sauf fautivement).

Bref, il y a donc lieu de bien comprendre ce à quoi se réfèrent les termes de Chevreul et de ses commentateurs qui se sont souvent contentés de reprendre les termes anciens sans les critiquer.

Mon livre recommence par une analyse de la vulgarisation de la chimie :  nécessaire vulgarisation puisque le public même cultivé connaît très mal notre science, au point même les collègues font des confusions terminologiques entre substance, composé, molécule, et cetera. Et il y a donc lieu d'être d'une rigueur absolue à ce propos si l'on veut ne pas induire de confusions chez  nos amis qui nous lisent.

Mon livre n'est pas gros (100 pages seulement) mais j'espère qu'il sera utile.

Un livre consacré à Chevreul, et qui -j'espère- explique bien ce qu'il a fait, à propos de la chimie des graisses

Alors que je relis une fois de plus le manuscrit du livre que je consacre aux travaux de Michel Chevreul, chimiste français qui découvrit notamment la constitution moléculaire des graisses, je ne peux m'empêcher de prendre un peu de recul et me demander quels sont les enseignements nous pouvons en tirer pour nos propres recherches.

Chevreul a commencé son travail sur la constitution chimique des graisses en 1813 et il l'a fini vers 1824 :  9 années entièrement consacrées à cette question. 9 années d'analyses, de séparations, de purifications, d'expériences en tout genre qui ont conduit à des révisions intellectuelles progressives et  à la grande idée que l'on doit à Chevreul : les graisses alimentaires sont majoritairement constitué de triglycérides, composés dont les molécules contiennent un résidu de glycérol et 3 résidus d'acides gras.

Cette découverte et d'autant plus exceptionnelle que Chevreul travaillait à l'époque où la notion de molécule n'était pas encore établie. On confondait atome, molécule, corpuscule, particule et l'on voit même Louis Pasteur utiliser plusieurs de ces mots dans une même phrase pour désigner le même objet.
A l'époque, la chimie venait de naître, et elle était encore loin de nous donner  la compréhension des matières qui nous environnent.

J'espère avoir expliqué cela clairement dans mon livre,  et je ne regrette en tout cas pas le temps pris par l'histoire des sciences à ma propre recherche : les enseignements sont innombrables, et, comprenant mieux le mécanisme des progrès scientifiques, je vois mieux aussi quelques idées pour nous guider vers la recherche.

J'espère surtout que ma présentation est plus claire que les nombreux textes dont je suis parti et dont j'ai croisé les informations... parce qu'en réalité je n'en trouvais pas un qui me conviennent, qui soit suffisamment clair, argumenté, référencé, précis.

J'ajoute pour terminer que tout cela fera un livre mis en ligne gratuitement sur le site de l'Académie d'agriculture, le premier d'une nouvelle série intitulée "Les petits livres de l'Académie".

Les "faits" ?

Le chimiste français Michel Eugène Chevreul, qui a établi la constitution moléculaire des triglycérides (les composés qui forment l'essentiel des "matières grasses"), a largement discuté la méthodologie scientifique, en proposant notamment sa "méthode a posteriori expérimentale ». 

En réalité, le nom est incompréhensible sans le contexte :  il fait référence à la méthode "a priori", qui avait été établie par Antoine Laurent de Lavoisier, et qui consistait :

« à ne déduire aucune conséquence qui ne dérive immédiatement des expériences et des observations, à ne conserver que les faits qui ne sont que des données de la nature, à ne chercher la vérité que dans l'enchaînement naturel des expériences et des observations » (Lavoisier, 1789 : Disc, prélim.).

Chevreul reprend cela et introduit une discussion supplémentaire à propos de l'interprétation. 

Mais ce qui m'intéresse aujourd'hui, ce sont ces "faits", qu'il évoque sans cesse. Il est amusant d'observer que, dans mes discussions personnelles à propos de méthode scientifique, je n'ai pas utilisé ce terme puisque je ne le vois pas dans :
- l'identification d'un phénomène,
-  la seconde étape de la méthode scientifique qui consiste à caractériser quantitativement les phénomènes
- dans la troisième étape qui consiste à réunir les données quantitatives en équations ;
- dans l'étape suivante qui consiste à réunir les équations et introduire des concepts nouveaux pour établir des théories ; 
- dans la recherche de conséquences théorique et les tests expérimentaux de ces dernières. 

D'ailleurs, je ne vois pas non plus le mot de "vérité", que Chevreul utilise pourtant. 

Mais rien ne vaut un exemple. Supposons que l'on étudie l'attaque du fer par l'acide chlorhydrique : la théorie dont nous disposons aujourd'hui conduit à penser que cette attaque conduit à la mise en solution du fer sous une forme ionisé et  à la  libération de dihydrogène gazeux. Cela est une théorie, réfutable, perfectible.

La dissolution du fer est un phénomène, et, n'ignorant pas que la notion de "fait" est bien problématique, je propose de ne pas oublier qu'un fait est d'abord quelque chose qui a été fait. Il est apparent que la réaction d'attaque du fer par l'acide chlorhydrique conduit à la "dissolution du fer", mais cela nous intéresse moins que le phénomène dont nous cherchons les mécanismes ; or cette "explication", ces mécanismes sont bien réfutables, révisables, perfectibles, et je ne cesse de citer à ce propos la réfutation de la loi d'Ohm par la découverte de l'effet Hall quantique, un exemple parmi mille.

Les compotes de prunes rougissent

1. Je m'étonnais,  il y a quelques semaines,  de voir des compote de prunes qui rougissaient progressivement, dans mon réfrigérateur. Pourquoi ce phénomène ?

2. On sait que dans les raisins noirs, les pigments qui font le vin rouge sont extraits des peaux, notamment quand la fermentation commence et qu'un peu d'alcool vient s'ajouter à l'eau, ce qui facilite la dissolution des composés phénoliques qui donnent la couleur. Et s'il en était de même pour les prunes ?

3. L'expérience n'a pas été difficile à faire : j'ai cuit des prunes coupées en deux : certaines moitiés avec leur peau et, d'autre part, les autres moitiés sans leur peau. J'avais mis du sucre comme pour faire une compote puisque c'est là que j'avais initialement observer le phénomène.

4. Puis j'ai laissé les deux lots dans mon réfrigérateur...  et ça n'a pas manqué : les moitiés avec les peaux ont rougi : c'était donc bien la peau qui était responsable du changement de couleur, libérant ses pigments nommés "anthocyanines".

5. J'ai parlé d'anthocyanines, mais j'aurais pu parler de composés phénoliques, car les anthocyanines sont bien des composés phénoliques. On pourra entendre parler, aussi, d'anthocyanidines, dans ces discussions à propos de la couleurs des tissus végétaux, et qu'il me suffise de signaler que les anthocyanines sont bien des pigments des tissus végétaux (avec les chlorophylles, les caroténoïdes, les bétalaïnes), et que les anthocyanidines sont des anthocyanines qui ont perdu un sucre, qui était dans la molécule.

6. Et à ce propos, il faut discuter ce "est dans la molécule" : le sucre qui est perdu n'était pas simplement collé à l'anthocyanidine, juxtaposé. Non, il était lié chimiquement, et sa perte correspond à des réorganisations des atomes de l'anthocyanine.

7. Ce point a été essentiel dans l'histoire de la chimie, quand Michel Eugène Chevreul étudia les graisses : c'est bien lui qui découvrit que les "acides gras" et le glycérol n'étaient pas simplement juxtaposés, mais avaient réagi pour faire des triglycérides. Et c'est bien pour cette raison qu'il est faux de dire qu'il y aurait des acides gras dans l'huile. On peut détacher des acides gras des triglycérides, mais il n'y a pas d'acides gras dans l'huile, ni dans les triglycérides.

Une réaction chimique ne correspond pas à une juxtaposition ;   elle est une réorganisation d'atomes.

Il faut tendre avec efforts à la perfection sans y prétendre.

"Il faut tendre avec efforts à la perfection sans y prétendre" : cette phrase vient de Michel Eugène Chevreul, ce remarquable chimiste qui fut  plusieurs fois président de l'Académie des sciences, non pas par goût du pouvoir, mais parce qu'il avait découvert la constitution chimique des graisses, découvert la loi du contraste simultané des couleurs, et j'en passe, de sorte que sa stature scientifique le faisait primum inter pares. 

Cette phrase me paraît tout à fait merveilleuse, parce qu'elle incite à travailler, mais elle reconnaît quand même que la perfection n'est pas de ce monde. On peut la viser, mais il ne faut pas avoir la prétention de l'atteindre, car elle est inaccessible, au moins par postulat, ce qui est une façon très positive de nous encourager à travailler sans cesse pour  améliorer ce que nous faisons.
On trouve évidemment des idées exprimées ailleurs, ce qui n'est pas étonnant car si j'ai mis cette phrase de Chevreul qui dans ma collection, c'est qu'elle correspond bien aux  valeurs que je propose.
Dans la citation, il y a « avec efforts », et la connotation de cette expression peut paraître négative : des efforts ! Pourtant, on trouve le mot "force" dans effort, et cela n'a rien de péjoratif. Oui, il faut y mettre nos forces, mais pourquoi cela serait-il mauvais ? C'est un plaisir d'exercer sa force, non pas seulement physique, mais morale. Le philosophe Alain avait ainsi proposé des exercices  de bonne humeur. Il nous invitait à nous confronter à des situations de plus en plus difficiles afin de nous assurer que nous devenons capables de vivre dans la bonne humeur. Je maintiens que l'optimisme est une politesse qui s'apprend, et je vois les exercices de bonne humeur d'Alain comme une façon de faire. Je ne pas que la vie est toujours gaie, avec les décès, avec les maladies, etc., mais je dis que nous devrions avoir la politesse de proposer aux autres un visage souriant, positif, et je maintiens que cela s'apprend. Ce n'est pas un don du ciel ! C'est un travail constant que d'afficher des sourires afin de rendre les autres heureux, au lieu de se morfondre égoïstement. On se souvient de ce livre amusant de la comtesse de Ségur : Jean qui rit et jean qui pleure. C'était une caricature, évidemment, mais c'était surtout une leçon de morale ; je la prends pour telle, et je propose que nous la faisions connaître.
Oui, faisons la promotion de l'effort, du travail, du soin, de l'attention, de la politesse… Le grand physico-chimiste Michael Faraday allait le soir à son club d'amélioration de l'esprit. Récemment, j'ai rencontré un étudiant qui me demandait ce que cela signifiait. Je crois que j'ai trouvé la réponse : améliorer son esprit, c'est beaucoup de choses, mais c'est notamment apprendre à voir le verre plus qu'à moitié plein. Je propose cette phrase de Chevreul : il faut tendre avec efforts vers la perfection sans y prétendre.

Au fait, le rapport avec la recherche scientifique ? La phrase s'impose, parce qu'elle vient de Chevreul, mais, en réalité, elle s'impose à tous, non ?

Les sciences quantitatives

 Cela fait longtemps que je me dis que les scientifiques (ceux des sciences de la nature, qui sont bien différents de ceux des sciences de l'humain et de la société) auraient intérêt à montrer à la collectivité en quoi leur activité est différente des simples discours, avec des mots. 
Une discussion récente avec des amis cuisiniers m'a montré qu'il y avait urgence, car tout le monde confond... au point que les cuisiniers Marie Antoine Carême ou Auguste Escoffier, dont le monde culinaire gobe les déclarations, ont parlé de "cuisine scientifique", ne comprenant pas que c'était soit une évidence, soit une impossibilité.

 La cuisine est une science : c'est une évidence si le mot "science" signifie "savoir", comme l'on parle de la science du maître d'hôtel, la science du coordonnier, la science du forgeron... Oui, il faut de la connaissance pour cuisiner ! Il faut savoir que l'oeuf coagule à la chaleur, que du blanc d'oeuf forme une mousse quand il est fouetté, que les tissus végétaux brunissent quand ils sont coupés, mais que du jus de citron prévient ce brunissement, etc.
Dans cette acception de "science", la cuisine est une science, bien évidemment.

En revanche, la cuisine n'est certainement pas une science, au sens des sciences de la nature, qui sont des activités où l'équation est la base de tout, et où l'objectif n'est pas la production de mets, mais la recherche des mécanismes des phénomènes.

Un cuisinier qui apprendrait pourquoi les soufflés gonflent (le gonflement est un phénomène) serait-il scientifique ? Non, ce serait un cuisinier qui recevrait une connaissance produite par des scientifiques de la nature. On peut penser que cette connaissance ne nuit pas (j'utilise ici une figure de rhétorique qui est nommé la litote : dire moins pour faire penser plus), mais cela ne change pas les natures respectives de la cuisine (produire des mets) et des sciences de la nature (produire des connaissances fondées quantitativement ; j'y reviendrai). Deux activités qui ont des objectifs différents, et des méthodes différentes : ce sont deux activités différentes, et qui le seront à jamais, puisque leurs objectifs et méthodes n'ont pas de raison de changer.
Bref, si l'acception de "scientifique" est "scientifique de la nature", alors la "cuisine scientifique" est une impossibilité.

Cette confusion de la "cuisine scientifique", ou de la "cuisine qui deviendra une science" a donc atteint (au sens d'une maladie) les grands anciens qu'étaient Carême ou Escoffier. Ils voulaient certainement élever leur activité, mais c'est étonnant que leur aspiration ait été du côté des sciences de la nature, au lieu d'être du côté de l'art, tout comme il est étonnant que, alors que le bon est le beau  à manger, il y ait tant de nos amis qui hésitent à considérer la cuisine comme un art au même titre que la musique ou la peinture. On invoque le fait que la cuisine soit éphémère... mais la musique n'est-elle pas également éphémère ? Après tout, on ignore aujourd'hui comment Bach jouait ses partitas, parce qu'il n'y en a pas eu de reproduction, et, d'ailleurs, une reproduction ne règle rien : tant qu'on ne fait pas jouer un disque, on n'entend pas la musique  conservée sur le disque. De même, tant qu'on n'exécute pas une recette écrite dans un livre, on ne peut goûter la recette

 Mais ce n'est pas la discussion que je veux avoir ici. Ce que je veux faire, c'est montrer, sur un exemple simple, une activité scientifique, au sens des sciences de la nature. Comme dit précédemment, c'est l'étude d'une question dont on n'a pas la réponse, et non l'apprentissage des résultats obtenus par des prédécesseurs. A la base de cette activité, donc, une question dont on n'a pas la réponse.

Je propose de considérer d'abord un exemple ancien : l'exploration de la constitution des matières grasses par le chimiste angevin Michel Eugène Chevreul (1786-1889). A l'époque, on ignorait la notion de molécules, et, de ce fait, on ignorait que les matières grasses sont faites de molécules de triglycérides.
Chevreul avait étudié la saponification des graisses, c'est-à-dire l'opération qui consiste à les chauffer avec une base, ce qui produit un ion carboxylate et un alcool, en l'occurence le glycérol, ou glycérine. Une question était de savoir si les graisses sont de simples mélanges de glycérol et d'acides gras, ou bien si ce sont des produits de réaction. La réponse à cette question est venue de la mesure précise des quantités des divers produits : le bilan faisait apparaître une différence de cinq pour  cent, ce qui se comprend si de l'eau intervient dans la réaction. C'est là une forme élémentaire de méthode quantitative.

Autre exemple plus ancien : la découverte de la gravitation, par Isaac Newton. A l'époque, on pensait que les astres se mouvaient selon un cercle. Toutefois les données astronomiques de Johannes Kepler avaient montré que le mouvement était plutôt une ellipse. Pourquoi une ellipse ? Newton formule la loi de l'attraction entre les masses inversement proportionnelle au carré de la distance.
 Ici, on voit des mots, de sorte que nos amis pourraient penser que la science de la nature ne se distingue pas des autres savoirs... mais ces mots recouvrent en réalité une équation que l'on pourrait écrire : F = G.M.M'/r2.

Jamais le goût ne pourra se décrire ainsi,  si l'on considère que le goût est la sensation -personnelle- que nous avons quand nous mangeons un aliment, goût qui change avec les circonstances, l'état physiologique (par exemple, le phénomène d'alliesthésie négative correspond au fait que notre appétit pour un met diminue avec sa consommation), la compagnie, l'heure de la journée, l'exercice que l'on a pris ou pas... Et puis, la beauté (je rappelle que le bon, c'est le beau à manger)  ne se met pas en équation, et que c'est un fantasme naïf que d'avoir cru que le nombre d'or ferait de belles proportions.

Pour en revenir à Newton, scrupuleux, et conscient que les sciences de la nature produisent des théories qu'il faut tester expérimentalement, il chercha à savoir si l'attraction exercée par la Terre sur la Lune correspondait quantitativement à la loi qu'il avait proposée, et si l'on pouvait identifier cette attraction à la pesanteur terrestre. Sachant que le rayon de l'orbite lunaire est égal à environ 60 rayons terrestres, la force qui maintient la Lune sur son orbite devait être  60², soit 3600 fois plus faible que la pesanteur. Une masse tombant en chute libre au voisinage de la surface terrestre parcourt dans la première seconde une distance de 15 pieds, ou 180 pouces, de sorte que la Lune devait donc tomber vers la Terre à raison d'un vingtième de pouce par seconde. Or, connaissant la période de révolution de la Lune et la dimension de son orbite, on peut calculer sa vitesse de chute. Avec la valeur acceptée en Angleterre en ce temps, Newton trouva seulement un vingt-troisième de pouce par seconde.

Un vingt-troisième de pouce alors qu'il avait calculé un vingtième de pouce ? Cela suffisait pour qu'il renonce à sa théorie juqu'à ce que, en 1682,  au cours d'une réunion de la Royal Society, il apprenne  que l'astronome français Jean-Félix Picard avait déterminé le rayon terrestre et trouvé une valeur différente de celle que l'on connaissait auparavant. Avec la valeur que Picard donnait pour le rayon de la Terre, Newton calcula que la vitesse de chute de la Lune était bien un vingtième de pouce par seconde, valeur qui lui permettait de proposer sa théorie.

 Moralité de toute cette affaire : ces travaux scientifiques ne valent que par le calcul, les équations, et c'est d'ailleurs une idée qui a présidé à la fondation des sciences modernes de la nature, que "le monde est écrit en langage mathématique", comme le disait Galilée. Autrement dit, les scientifiques de la nature explorent les mathématiques du monde. Rien à  voir avec la cuisine.