Modéliser pour comprendre: le bœuf bourguignon

Il y a évidemment de très nombreuses recettes de boeuf bourguignon, mais elles commencent le plus souvent par faire revenir des oignons et des carottes avec de la matière grasse, avant de faire revenir les viandes jusqu'à ce qu'elles brunissent. Certaines recettes préconisent de singer, c'est-à-dire d'ajouter de la farine en même temps, avant de mettre du bouillon et du vin rouge. Puis on cuit très longuement à couvert.

 

Considérons d'abord les carottes et les oignons :  ils sont assez durs, et la cuisson initiale permet de  les attendrir, alors que si on les avait cuit dans un vin un peu acide, il auraient durci.
D'autre part, l'expérience qui consiste à suer des carottes et à en faire un bouillon, ce que l'on compare avec un bouillon des carottes non suées, montre clairement que le suage augmente le goût,  notamment parce que les molécules odorantes qui sont libérés par les carottes vont
sans doute se diluer dans la matière grasse.

L'amollissement des légumes, lui, résulte du fait que le ciment entre les cellules qui constituent le tissu végétal est dégradé à la chaleur : les molécules de pectine qui tiennent ensemble les molécules de cellulose, sortes de piliers de la paroi cellulaire, sont comme des cordages qui perdent des bouts quand ils sont cuit  : de la sorte, les piliers de cellulose peuvent se séparer et les cellules aussi.

Pour le brunissement de la viande maintenant, il est devenu très convenu de parler de "réactions de Maillard",  alors qu'en réalité il y a des réactions très différentes. Par exemple il y a des oxydations, par exemple il y a des pyrolyses, par exemple il y a des caramélisations, par exemple il y a des hydrolyses, et par exemple il y a des dégradations de straiteur, des réactions amino-carbonyle, et cetera. Et, à ce jour, on ignore en réalité quel le pourcentage de chacune contribue au brun que l'on observe.
 

En tout cas, on aura lieu d'être prudent et d'éviter de parler des réactions de Maillard, car (1) c'est faux et (2) j'ai établi historiquement que Maillard (Louis Camille de son prénom) n'est pas le découvreur de ces réactions de brunissement  qui doivent être nommées soit réactions amino-carbonyle quand elles ont lieu entre des sucres et des acides aminés,  ou réaction de glycation quand elles ont lieu avec des protéines.
Et on aura intérêt à garder en tête le fait que les caramélisations et les pyrolyse de protéines font des bruns soutenus, très rapidement

Simultanément, quand on chauffe la viande, on voit de la fumée et cela s'explique par le fait que la viande chauffée se contracte, ce qui expulse les jus, les liquides n'étant pas compressible. Or ces liquides chauffés s'évaporent.

C'est le même phénomène qui fait sortir des composés des viandes dans les bouillons, ou qui forme ce résidus solide que l'on a dans les plats où l'on fait cuire des rôtis  : dans tous les cas, la contraction de la viande en fait sortir des liquides qui contiennent des composés variés, notamment ceux que l'on retrouve dans un bouillon de viande.

Sur la partie externe de la viande qui est sautée, de l'eau s'évapore aussi, et cette partie asséchée forme une "croûte" : pensons à celle du pain, de même.

Ensuite, si l'on veut une viande très tendre, il faut la cuire à basse température c'est-à-dire à seulement à frémissement et pas à pleine ébullition, sans quoi la dégradation du tissu collagénique qui lie ensemble les fibres musculaires de la viande laissera des fibres séparées mais sèches, très contractées, ayant donc perdu beaucoup de leur liquide.

À ce stade, il est important de distinguer la tendreté et la jutosité : il peut exister des viandes tendres et juteuses, des viandes tendres et pas juteuses, des viandes juteuses et pas tendres, et des viandes pas tendres et pas juteuses.

Mais évidemment, ce sont des viandes tendres et juteuses que l'on souhaite, ce qui s'obtient par des cuisson très longues à basse température. Quand je dis très longue, je pense à plusieurs heures, voire plusieurs jours

La cuisson se fait donc un mélange de bouillon et de vin, lesquels sont modifiés lors de la cuisson.  D'une part, il y a de nombreux composés odorants qui sont évaporés, surtout si l'on cuit fort et sans couvercle. Mais, d'autre part, la longue cuisson conduit à la formation de composés nouveau, qui contribuent au bon goût du plat.

Il ne s'agit pas seulement d'une concentration des molécules sapides ou odorantes par la réduction de la quantité d'eau, quand cette dernière s'évapore ; il y a également des réactions qui engendrent des molécules nouvelles qui viennent s'ajouter aux molécules à action
gustative initialement présentes.

Des erreurs sur des sites pourtant officiels

Là, allant sur un site officiel de toxicologie, je vois le mot "substance" utilisé pour "espèce chimique". Vite, chers collègues, corrigez votre document, si vous voulez que tous puissent vous comprendre clairement !

Car c'est pour le bien des apprenants, et aussi de tous nos concitoyens, que nous devons pourchasser les confusions : de même que les huiles ne sont pas faites d'acides gras, de même que les protéines ne sont pas de simples "assemblages" d'acides aminés, les molécules ne sont pas des composés ni des espèces chimiques, et les composés ou les espèces chimiques ne sont pas des "substances". 

Me connaissant, on se doute bien que je ne dis pas cela au hasard, mais que je me fonde sur des documents parfaitement officiels, internationalement acceptés, tels ceux de l'IUPAC, ou sur des discussions abondantes qui trouvent leur place dans des publications scientifiques (avec évaluations serrées par des pairs), tel le Journal of Chemical Education. En français, il y aura aussi le Bulletin de l'Union des Physiciens, par exemple, ou l'Actualité chimique. Et bien d'autres. 

Bref, des documents que ceux qui parlent de chimie, ou qui en utilisent les notions, devraient bien consulter (je parle évidemment pour ceux qui ne le font pas, et pas pour ceux qui le font). 

 

Commençons par le plus simple : la "substance".

Et commençons par aller sur un dictionnaire officiel de la langue française, le Trésor de la langue française informatisé, du CNRS et de l'Université de Nancy, qui nous dit : 

substance : Philosophie : Ce qui existe en soi, de manière permanente par opposition à ce qui change. Ce dont un corps est fait. Synon. matière. Matière organique ou inorganique, produit chimique caractérisé(e) par sa spécificité, sa nature, son état ou ses propriétés.Empr. au lat. substantia « être, essence, existence, réalité d'une chose » et tardivement « aliments, nourriture; moyens de subsistance, biens, fortune » (de substare « être dessous, se tenir dessous »).

Bref, la substance, c'est l'objet matériel : l'eau est une substance, ainsi que la terre ou l'air. 

Qu'en disent-les instances internationales de chimie ? Je trouve (https://doi.org/10.1351/goldbook.C01039) : Chemical substance : Matter of constant composition best characterized by the entities (molecules, formula units, atoms) it is composed of. Physical properties such as density, refractive index , electric conductivity, melting point etc. characterize the chemical substance. 

Oui, la substance est composée de molécules, atomes, etc. Et c'est pourquoi nous devons arriver d'abord à ces derniers. Commençons par... 

Molécules et atomes, mais aussi ions, par exemple

 Là, il nous faut rêver à l'existence d'un "super-microscope", qui nous permettrait de voir au coeur des substances. Pour l'eau, ce liquide, cette substance liquide, nous verrions des objets tous identiques, qui sont des molécules d'eau. Et chaque molécule d'eau est fait d'atomes. 

Pour le sucre de table, nous verrions que les cristaux qui font le sucre en poudre sont en fait des empilements réguliers (des cristaux) de molécules toutes identiques, qui sont des molécule de saccharose. Et ces molécules de saccharose font faites d'atomes, de carbone, d'oxygène ou d'hydrogène. 

Pour le sel de table très pur, nous verrions que les cristaux sont des empilements réguliers d'atomes (de chlore et de sodium, alternés), mais ces atomes sont nommés "ions", car ils se sont échangés des électrons. 

Pour un métal, tel le fer, encore des atomes, et qui ont mis des électrons en commun. 

 

Et les composés ? Et les espèces chimiques ? 

 Reste le troisième terme évoqué en introduction : celui de composé, que je rapproche d' "espèce chimique". Un composé, une espèce chimique, c'est une catégorie particulière de molécules toutes identiques. 

L'éthanol est un composé : et les molécules d'éthanol sont faites d'atomes (de carbone, hydrogène, oxygène). Mais il y a une différence entre l'éthanol matière, et l'éthanol composé. Pour l'éthanol absolu, à la température ambiante, il y a la substance, la matière. Le composé, lui, est une catégorie. Idem pour l'espèce chimique. 

D'ailleurs, très honnêtement, le terme d'espèces chimique est plus large que celui de composé, puisque l'« espèce chimique » est une appellation générique se référant à un ensemble d'entités chimiques identiques : ces entités sont soit un atome (espèce chimique atomique), soit un groupe d'atomes liés qui peut, selon sa charge électrique et sa configuration électronique, être une molécule, un ion ou un radical. 

 

Mais la conclusion s'impose : une espèce chimique n'est pas une molécule, ni une substance.

Disons des choses simples pour ceux qui n'ont pas appris la chimie, ou qui l'on oubliée

Les "réactions" ? 

Aujourd'hui, on m'interroge sur ce qu'est une "réaction chimique", et je vais essayer de répondre simplement, sans trop insister qu'une réaction est une réaction est "chimique" quand elle est étudiée par la chimie, que c'est un réarrangement d'atomes. 

Le plus simple, c'est peut-être de partir du sucre, le sucre de table, qui se présente souvent sous la forme de petits cristaux blancs. 

Ces cristaux sont des empilements réguliers, dans les trois directions de l'espace, comme un jeu de cubes bien assemblés, d'objets que l'on nomme des molécules de saccharose. 

Ces molécules sont toutes constituées de la même façon, avec des atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, mais nous n'avons pas besoin pour l'instant d'entrer plus en détail dans cette construction. Qu'il nous suffise de dire que les molécules de saccharose sont empilées régulièrement. 

Quand on chauffe du sucre, on le voit fondre d'abord, c'est-à-dire former un liquide, mais bientôt, il brunit, et une odeur de caramel apparaît. Cette caramélisation correspond non pas une seule réaction, mais à beaucoup, ce qui signifie que les molécule de saccharose sont modifiées par la chaleur de diverses façons. 

Par exemple, certaines sont divisées en deux moitiés ; d'autres perdent des petits morceaux, etc. Surtout, on voit que les assemblages d'atomes (les molécules) que l'on récupère finalement ne sont pas les molécules que l'on avait initialement. 

De la chimie, pas de la physique

Cette modification des molécules est bien différente de la transformation que l'on aurait quand on chauffe un glaçon. 

Un glaçon est un solide, fait par un empilement régulier de molécules d'eau ; quand on le chauffe, le glaçon fond, ce qui signifie que les molécules d'eau se séparent... mais elles ne se modifient pas ! 

La meilleure preuve, c'est que, quand on refroidit l'eau liquide, elle ressemble de la glace. Il y avait les mêmes molécules avant et après : dans ce cas-là, il n'y a pas de réaction "chimique". 

En cuisine

En cuisine, il y a des réactions nombreuses, qui font des couleurs, des saveurs, des odeurs nouvelles. Que l'on pense au brunissement d'un steak, à la caramélisation déjà évoquée, au brunissement de haricots verts... Chaque fois qu'il y a l'emploi de la chaleur sur des composés un peu délicats, on est presque sûr qu'il y a eu des réactions qui ont modifié les molécules présentes.

A propos du pain : des questions de diversité chimique

Un de mes collègues avait commenté un billet consacré au pain, et j'ai quelques précisions.

D'une part, à  propos des protéines qui font le "gluten", ce réseau à la fois visqueux et élastique qui permet de faire des boules, au lieu des plates galettes que l'on obtient avec d'autres farines, la question de leur quantité selon le "type de farine" est en réalité bien compliqué. Notamment :
- le type ne donne que le taux de cendres, ce qui n'est pas la même chose que la quantité de s protéines (et plus on est proche de l'amande, loin de l'extérieur, plus le taux de cendre est faible)
- la quantité des protéines n'est pas synonyme de qualité, de capacité à former le gluten
- des farines d'un type donné peuvent avoir des quantités et des qualités de protéines "glutinogènes" différentes, avec des variations selon les variétés, les conditions de culture, etc.

D'autre part, je ne suis pas de ceux qui parlent "de la gluténine" et "de la gliadine" : les protéines qui forment le gluten sont "des" gluténines, et des "gliadines". Il en existe un nombre notable, avec des propriétés différentes (il y a un nombre considérable d'articles scientifiques consacrés à cette question).

Et je profite de l'occasion pour dire que je suis de ceux qui parlent "des" pectines, "des" celluloses, "des" gélatines, mais aussi "des" chlorophylles, "des" hémicelluloses, "des lignines, "des" albumines, etc. Car de l'eau a coulé sous les ponts depuis les débuts de la chimie ou, même, de la chimie organique, et l'on a découvert une grande diversité biomoléculaire.
Par exemple, je ne parle par de l'acide tartrique, mais des acides tartriques, parce que les différents acides tartriques ne sont pas identiques, n'ont pas les mêmes propriétés.
Par exemple, je ne parle pas "du" glucose, mais des glucoses. Le D-glucose est le plus courant, dans l'alimentation, et il diffère du L-glucose.
Par exemple, dans le blanc d'oeuf, il y a plus de 300 protéines différentes (présentes chacune à raison d'un nombre immense de molécules).

Les sucres et leurs grands cousins

 Dans mes explications de chimie, j'ai déjà considéré les protéines et les lipides, mais pour l'instant j'ai évité la catégorie des sucres, qu'il s'agisse d'oligosaccharide ou de polysaccharides, ce que l'on nomme parfois aussi des sucres rapides ou des sucres lents. 

Toutefois, avant d'être des objets que l'on mange, les sucres sont une catégorie moléculaire particulière de composés, et c'est bien la définition moléculaire qu'il faut considérer en premier, car elle a été forgée par les chimistes. 

Imaginons donc des atomes de carbone enchaînés linéairement. Cela fait donc ce que les chimistes nomment un "squelette carboné". 

 Ajoutons que les atomes de carbone doivent avoir 4 liaisons. 

Tout atome de carbone, en milieu de chaîne carbonée, ayant déjà deux liaisons avec ses voisins, il lui reste deux possibilités de liaisons: par deux atomes d'hydrogène, par exemple, et 3 pour les atomes de carbone des extrémités. 

Ainsi, on aurait un "hydrocarbure" : de hydro, carbure, soit hydrogène et carbone. 

Mais pour les sucres, il y a une différence : certains atome de carbone sont liés un atome d'oxygène lui-même lié un atome d'hydrogène, ce qui constitue ce que l'on sommes un groupe hydroxyle. 

Et bien les "sucres" sont des composés dont les molécules sont polyhydroxylées, ce qui signifie qu'il y a des groupes hydroxyle un peu partout sur la chaîne carbonée. 

Cette caractéristique leur donne la possibilité d'être solubles dans l'eau. Il faudra que j'explique pourquoi une autre fois mais restons à ce fait que les molécules qui ont beaucoup de groupes hydroxyles sont solubles dans l'eau. 

Et c'est ainsi que le saccharose, le sucre de table et très soluble dans l'eau, tout comme le D-glucose, le lactose (qui est le sucre du lait) et ainsi de suite. 

D'autre part, le terme de "sucres" est vague, mais on le réserve à de petites molécules, telles celles que je viens de nommer, et qui sont des "monosaccharides", ou des "oligosaccharides". 

Quand de telles molécules s'enchaînent, lors de réactions, elles forment des molécules bien plus longues que l'on nomme des "polysaccharides" : pensons à l'amylose ou l'amylopectine de l'amidon, aux pectines qui font nos confitures, aux chitosanes des carapaces de crustacés, comme pour la cellulose. 

Toutes ces molécules sont des enchaînements de sucres alimentaires... ou plus exactement de résidus de sucre élémentaire puisqu'ils ont perdu des atomes en s'enchaînant. 

Ce qui me conduit à évoquer ici ce que certains nomment des hydrocolloïdes et qui ne sont d'autre que des polysaccharides, dont les groupes hydroxyles très nombreux captent l'eau de leur voisinage, et donne de la viscosité aux solutions. Ce sont les gommes guar, caroube, xanthane, etc. 

Moi, j'évite de parler d'hydrocolloïdes pour bien des raisons, mais surtout parce que si les mots sont fautifs, la pensée l'est aussi, tout comme les explications que l'on peut donner à ses amis. Et j'invite mes amis, donc, à éviter ce terme d'hydrocolloïde.

On ne dessine pas impunément un modèle, en chimie

 Dans un article de sciences des aliments, je vois représentée l'idée théorique d'une association moléculaire entre des phénols et des protéines. Les auteurs montrent la structure moléculaire des composés et dessinent des traits pour représenter des interactions.

Cela est en réalité très audacieux, car les molécules qu'ils représentent sont simplifiées.
Par exemple pour une molécule de carraghénane kappa, il y a des groupes sulfates certes, mais leur nombre et position dépendent des molécules particulières, sans compter qu'il y a des irrégularités sur la chaîne.

D'autre part, il y a certes des interactions, toutes d'ailleurs de nature électrostatique, mais avec des recouvrements orbitalaires que les auteurs n'ont pas représenté, et qui s'imposent pourtant, dépendant des angles exacts des liaisons.
En effet les  déformations mutuelles des partenaires de l'association  imposent des angles particuliers et des interactions pour les énergies varient.

Bref l'affaire est parfaitement compliquée, alors que le schéma proposé est simpliste.

Cela n'est pas grave mais la question est surtout de savoir ne pas s'arrêter à cette représentation et chercher  en quoi elle est insuffisante.

Attention : mots piégés dans les textes de chimie anciens

 Quand il s'agit d'histoire de la chimie, il y a lieu de ne pas être naïf ou ignorant, parce que, avant 1860 (et même jusque vers 1950),  les mots atomes ou molécules n'avaient pas le sens qu'on leur donne aujourd'hui.
Il y a des pièges à presque chaque mot : au 19e siècle, la soude n'était pas notre hydroxyde de sodium NaOH, mais du carbonate de sodium. L'acide margarique n'était pas cet acide carboxylique à 17 atomes de carbone que nous désignons plus justement sous le nom d'acide heptadécanoïque, les mots albumine, chlorophylle, lécithine, tanins, collagène, pectine, chitine, etc. désignent tout autre chose que ce qui est mieux défini aujourd'hui par l'Union internationale de chimie.
Ne pas confondre !

A propos de la publication d'un livre sur Louis Pasteur

 
2022 : grandes célébrations autour de Louis Pasteur, dont c'est le bicentenaire de la naissance.

A cette occasion, il y a eu des colloques scientifiques, tel celui qu'a organisé l'Académie d'agriculture le 14 décembre 2022 , mais il y a eu aussi des textes publiés.

Personnellement, j'ai fait un article où j'explore -textes de Pasteur à l'appui- ses travaux consacrés aux acides tartriques et aux tartrates, afin que l'on cesse de propager cette image d'Epinal selon laquelle il aurait fait un tour de force en séparant - "à la pince et sous le microscope- les deux acides tartriques doués d'activité optique :
https://www.academie-agriculture.fr/publications/notes-academiques/des-cristaux-dauguste-laurent-et-des-techniques-danalyse-optique-de-0

Et j'ai fait un autre article du même type, publié aux Comptes rendus de l'Académie des sciences.

 Mais là, aujourd'hui, je signale la publication d'un livre, aux Editions Thierry Marchaisse : Lettres à Loulou, dit Pasteur. J'y ai collaboré. Pourquoi ?
 
 Tout d'abord, il y a le titre de mon chapitre : Monsieur Pasteur, croyez-moi : il n’est pas nécessaire d’être lugubre pour être sérieux. Vive la science joviale !
 
 Tout est presque dit : pour cet homme, qui construisit patiemment sa statue, il y a lieu de prendre les choses en souriant, de ne pas aller dans le sens de sa respectabilité. Je ne dis pas qu'il n'a rien fait, car il a BEAUCOUP fait, et même s'il s'est abondamment répété d'articles en article, même s'il n'a pas été humainement très à la hauteur avec ses maîtres (ceux qui ne pouvaient pas l'aider) ou ses collègues, il a creusé un beau sillon scientifique, finalement.
 
 Mais, quand même, il a patiemment construit son image, encouragé ses hagiographes... Bref, pourquoi écrire dans un tel livre ? 

Parce que j'abuse de la liberté qui m'est donnée, pour revenir, une fois de plus, sur des idées que je veux faire entendre :
 1. comme le disait Pasteur, l'arbre n'est pas le fruit, et les applications des sciences ne se confondent pas avec les sciences
 2. les sciences de la nature ont un objectif, à savoir explorer les mécanismes des phénomènes, et une méthode : (1) identification d'un phénomène que l'on se propose d'explorer (le mot "phénomène" est discuté ailleurs, dans mes blogs) ; (2) caractérisation quantitative de ce phénomène ; (3) regroupement des données de mesure de (2) en équations, formules, modèles (ce que l'on nommait naguère des "lois") ; (4) regroupement des équations, formules, modèles, en "théories", par induction de nouveaux objets conceptuels ; (5) recherche de conclusions testables expérimentalement des théories ; (6) tests expérimentaux des prévisions théoriques ; et ainsi de suite à l'infini, puisque l'on espère que les tests expérimentaux auront réfuté les prévisions, et que l'on pourra avancer dans l'amélioration de théories toujours insuffisantes par nature ("un modèle réduit d'avion n'est pas un avion"). 

Bien sûr, il y a des exceptions... mais il faut faire s'Dicka vor de Kleinigkeit, dit-on en alsacien : le gros avant le détail.

Les merveilleux progrès de la chimie

Dans les anciennes et indécentes querelles qui traînent dans le milieu scientifique, il y a l'idée selon laquelle la chimie devrait s'apprendre par cœur, ce qui sous-entend qu'au lieu d'exercer son intelligence, on aurait dû ânonner.

J'interprète évidemment qu'il s'agit de remarques de castes et non pas d'observations factuelles, mais il faut ajouter que déjà Pierre Duhem faisait état de ces querelles au 17e et au 18e siècle, entre des physiciens qui avaient suivi Newton et qui croyaient que le calcul pouvait tout décrire, et des chimistes qui exploraient laborieusement le monde moléculaire.

Pour faire progresser la chimie organique, par exemple, il a fallu d'innombrables et patients expérimentations, avant de pouvoir calculer. Il aurait été inutile de mettre la charrue avant les bœufs.

Mais les progrès ont été merveilleux : non seulement les chimistes de la fin du 19e siècle avaient établi expérimentalement que la matière était faite de molécules, elles-mêmes faites d'atomes, mais, de surcroît, ils avaient bien repéré des classes de composé : alcools, acides, aldéhydes, etc.

Comprendre la nature des objets n'était pas tout ; il fallait aussi explorer les réactions, et cela s'est évidemment fait parallèlement. Et là aussi, il y a eu des progrès considérables et merveilleux.

Surtout, il est bon d'observer que la chimie est partie d'un état rudimentaire pour arriver à un état bien amélioré. D'ailleurs, ce progrès a été continu, et il se poursuit.

Par exemple, quand je faisais mes études initiales de physico-chimie, dans les années 1980, le professeur de chimie organique (dont on peut dire qu'il n'était pas un des plus modernes), nous enseignait encore de la chimie que l'on a dite "au lasso" : par exemple, quand on voyait un atome d'oxygène et un atome d'hydrogène sur une molécule, et un autre atome d'hydrogène sur une autre molécule, on entourait ces trois atomes, et l'on disait qu'une molécule d'eau allait pouvoir être éliminée et qu'il y aurait ensuite la condensation des deux molécules qui portaient les trois atomes éliminés.
Evidemment, cela ne fonctionnait pas toujours, mais c'était déjà un progrès par rapport au passé.

Cette chimie au lasso a été bouleversée, révolutionnée, quand on s'est mis à interpréter plus finement les réactions, quand on a pu comprendre les mouvements d'électrons, leur répartition, la nature de la liaison chimique, etc.

Et c'est ainsi qu'on doit pas oublier que des chimistes de talent comme Marc Julia, à l'École normale, ont su rapidement rénover cet enseignement ancien.

Il y a moins à dénoncer les enseignements anciens qu'à admirer les progrès qui furent faits. Et cela ne s'est pas arrêté : au tout début des années 2000, je me vois encore discutant avec un ami chimiste organicien réputé et lui soumettre une interprétation de réaction entre des réactifs que j'étudiais. Je lui avait proposé plusieurs possibilités, et il m'avait dit que seule l'expérience trancherait.

C'est qu'à cette époque, nous n'avions pas encore assez de données pour faire ce qui est possible aujourd'hui, à savoir prévoir correctement les réactions éventuellement concurrentes, et arrivé à connaître à l'avance les produits des réactions et leurs proportions même. Merveilleux progrès.

En tout cas, on voit bien que, aujourd'hui, il n'y a rien à savoir par cœur... sauf la chimie elle-même : ses catégories, ses mécanismes...

Oui, le monde moléculaire est extraordinairement variés et il faut dire que c'est là sa beauté, même si certains préféreraient (un vœu pieux) une simplicité qui, donc, n'existe pas.

La question est finalement que nous avons des objets très variés, mais aussi les moyens de déterminer leurs propriétés et leur réactions. Quel bonheur !

C'est dans une belle alliance de la chimie et la physique que son nés nos outils et, au lieu d'opposer les physiciens et les chimistes, je crois que nous devons tirer la leçon : tout comme la chimie physique à l'époque de Duhem fut un progrès considérable, pour les physiciens comme pour les chimistes, les calculs de réactivité actuels sont un progrès extraordinaire qui contribuera...

A qui : aux chimistes ? aux physiciens ? Non : au progrès des sciences de la nature, sans frontières disciplinaires. Les sciences de la nature sont une, en réalité indivibles, et c'est l'intelligence et l'activité de tous qui fait reculer les limites de nos ignorances.

Les fibres alimentaires : de quoi s'agit-il ?

Les fibres alimentaires ? Leur définition a évolué, avec leur meilleure compréhension.

Acte I

En matière alimentaire, et surtout depuis les explorations du microbiote intestinal (les micro-organismes qui sont dans notre système digestif, et contribuent à notre digestion), on parle beaucoup de "fibres alimentaires"... mais de quoi s'agit-il au juste ?
Observons que le terme fut initialement introduit pour désigner les constituants non digestibles des aliments : surtout présents dans la paroi cellulaire des tissus végétaux : la cellulose, l'hémicellulose et la lignine.

Là, commençons par expliquer que les fruits, légumes -brefs, les "tissus végétaux"- sont faits de petits "sacs" collés les uns aux autres : les "cellules".

Ces cellules sont vivantes, individuellement, même si elles ont réunies en "organismes". Elles sont limitées chacune par une "membrane", et elles sont "collées" entre elles par ce que l'on nomme la "paroi", en l’occurrence on dit aussi "paroi végétale".

Et on peut imaginer cette "paroi" de la façon suivante : il y a, pour chaque cellule des "piliers" de cellulose", qui sont liés entre eux par des sortes de cordages, que son des molécules de pectines.

Les celluloses ? Ce sont des composés de la famille des polysaccharides, dont les molécules résultent de l'enchaînement de "sucres" élémentaires, essentiellement du glucose.
Bien sûr, ce n'est pas la juxtaposition de molécules de glucose, mais j'ai bien pris soin de dire que les molécules "résultent" de l'enchaînement des molécules de glucose ; lors de la réaction d'assemblage, des atomes sont perdus, et c'est la raison pour laquelle les molécules de celluloses, elles, ne contiennent plus que des "résidus de molécules de glucose", et non pas des "molécules de glucose".

Les hémicelluloses ? Une variation des premières.

Les lignines ? Encore des composés fascinants, présents dans les tissus végétaux et dont la molécule comporte de très nombreux "groupes aromatiques", ce qui ne signifie pas qu'ils aient une odeur, mais une propriété chimique qu'ils partagent avec un chef de file qui a nom "benzène".

Acte II

Mais revenons à la définition des fibres alimentaires. Quand on a poursuivi leur exploration, on a été conduit à ajouter des caractéristiques physiologiques pour préciser les définitions : aujourd'hui, les fibres alimentaires sont définies comme "les restes des squelettes de cellules végétales résistantes à la digestion (hydrolyse) par les enzymes de l'homme".

Avec cette définition, la liste initiale s'est augmentée de gommes, de celluloses modifiées, de composés du mucilage et la pectine.

Les gommes, les mucilages : des substance mucilagineuses et transparentes, provenant de l'exsudation naturelle ou provoquée de certains végétaux.

Le mucilage ? Toute substance particulièrement répandue dans les racines de guimauve et les graines de lin, les lichens et les algues, qui se gonfle au contact de l'eau sans s'y dissoudre mais en formant une matière visqueuse, comparable à la gomme, et dont les propriétés épaississantes la font utiliser en médecine.

On voit surtout que c'est moins les matières, faites principalement d'eau et de composés polysaccharidiques, qui sont visées par la définition, que les polysaccharides présents, et qui sont variés.

Les pectines ? Là, les sucres qui sont enchaînés sont principalement des "acides galacturoniques", mais avec plein d'autres sucres ; je n'entre pas dans les détails, sauf pour signaler que si les pectines sont facilement dissociées lors d'un chauffage en milieu acide (comme quand on fait les confitures), les molécules de cellulose, elles, sont très résistantes, au point que nous pouvons laver nos chemises en coton (le coton, c'est de la cellulose presque pure) sans qu'elles ne se dissolvent !

Acte III

Et, en 2009, la définition des fibres a encore évolué avec la mise au point de nouvelles méthodes d'analyse chimique, de sorte que le Codex Alimentarius (une sorte d'agrément international pour régler le commerce des denrées alimentaires) a défini les fibres alimentaires comme des "polymères glucidiques à dix unités monomères ou plus, qui ne sont pas hydrolysés par les enzymes endogènes dans l'intestin grêle humain".

Évidemment, toute définition est dangereuse, car il peut y avoir des hydrolyses limitées. Et, à la limite de dix résidus (les "unités monomères", ce qui est un pléonasme : on devrait dire "des monomères"), il y a aussi une frontière bien difficile à tracer entre des oligomères à neuf ou dix unités, résistants à l'hydrolyse, et des oligomères à plus de dix unités, mais plus fragiles.

Mais bon, voilà ce que nous avons aujourd'hui à ce propos.

J'ajoute que si nous centrifugeons une carotte, du persil, un poireau, etc., nous récupérons du jus, d'une part, et des "fibres", de l'autre part. Avons-nous suffisamment pensé à utiliser ces matières en cuisine ? C'était en tout cas la proposition du dixième International Contest for Note by Note Cooking.

Pourquoi j'aime si passionnément la chimie

Ce matin, alors que je m'interrogeais sur les raisons pour lesquelles j'aime tant la chimie, j'ai fini par comprendre qu'elle était du côté d'Aristote, dans l'opposition à Platon.
Or cela fait longtemps que, précisément, je me positionne de ce même côté.

Par exemple, à propos de goût, j'ai déjà eu souvent l'occasion de répéter que "le" goût de la fraise n'existe pas, mais qu'il y a "les" goûts des fraises. Ainsi dit, c'est évidemment exagéré, car le plus souvent on est capable de reconnaître une fraise à son goût. Il n'empêche que l'on fait une vraie erreur si on se limite au goût de "la" fraise : c'est la diversité qui fait la beauté du monde, c'est la diversité des goûts de fraises qui nous pousse à en goûter une, puis une autre, puis une troisième...

Finalement, s'il est intéressant de s'interroger sur le goût de la fraise, il est passionnant d'explorer les goûts des fraises : les deux approches sont complémentaires ; elle ne s'excluent pas, et c'est un enfantillage que de vouloir prendre parti.

De même pour les exploration du monde, les sciences de la nature.

Bien sûr, notre esprit doit tendre vers la constitution de catégories, de lois générales, de grandes synthèses... Mais sans oublier d'abord de bien connaître les objets dont on parle ! Ce qui nécessite des étapes d'analyse très fines, qui menacent toujours les lois générales. 

 

On est toujours dans la même discussion que précédemment, et la même solution s'impose : pour de belles sciences de la nature, il faut --comme je l'avais dit dans un billet précédent - analyse et synthèse.
On ne peut bâtir sur du sable, et un socle solide invite à la construction d'un monument. Il faut s'adapter aux circonstances.

Par exemple les circonstances historique : il a été très prématuré, juste avant la génération de Lavoisier, de chercher des lois d'affinité analogues à la gravitation universelle, quand on ignorait la constitution moléculaire du monde.
Et il a fallu que la chimie progresse patiemment, qu'elles récupèrent laborieusement des "faits", avant que l'on puisse faire des catégories, des lois, des théories...

Oui, il y a lieu d'être patient, précis, analytique et synthétique tout à la fois si nous voulons avoir quelque chance de lever correctement un coin du grand voile.

La vulgarisation de la chimie

 
Je rencontre une question de vulgarisation d'autant plus intéressante qu'elle concerne la chimie.

Dans un texte que je fais, je suis conduit à évoquer des composés de la classe des "ammonium quaternaires" : évidemment, je sais que la plupart de mes amis qui me liront n'ont aucune idée de ce dont il s'agit, et je me demande donc comment leur présenter ce type de composés.

Là, je commence par expliquer, avant de proposer une discussion sur la nécessité de le faire, ce qui est le véritable objectif de ma présente discussion.

Les ammoniums quaternaires sont des composés organiques, ces composés dont les molécules sont principalement composées d'atomes de carbone, d'hydrogène, d'oxygène, d'azote, et de quelques autres atomes moins fréquents. Plus précisément, les ammonium quaternaires sont des composés dont les molécules comportent au moins un atome d'azote lié à quatre "groupes".

Des groupes ? Cela reste bien vague : de quoi s'agit-il ? Si l'atome d'azote était lié à 3 atomes d'hydrogène, alors on aurait la molécule d'ammoniac. Mais si un atome d'hydrogène est remplacé par un atome de carbone lui-même lié à d'autres atomes, alors le composé devient une "amine primaire".

Par exemple, on peut donc avoir la partie -NH2 (un atome d'azote N lié à deux atomes d'hydrogènes H) qui est liée à un "groupe méthyle", -CH3, avec un atome de carbone lié à trois atomes d'hydrogène, et l'on obtient une amine particulière nommée aminométhane H3C-NH2.

Puis, si ce sont deux atomes d'hydrogène de la molécule d'ammoniac qui sont remplacés par des groupes, on obtient une "amine secondaire".

Et avec trois groupes liés à l'atome d'azote, on obtient une "amine tertiaire". On peut aller plus loin, et avoir quatre groupes liés à l'atome d'azote, et l'on obtient alors un ammonium quaternaire : c'est un "ion", ce qui signifie qu'il porte une charge électrique (en l'occurrence positive), et que cet ion est associé à un ion négativement chargé.


Toutes ces explications sont bien longues, n'est-ce pas ? Nos amis qui nous lisent nous suivront-ils ? Quel intérêt y ont-ils ?

Nous arrivons à une question d'objectifs, qu'on aurait bien fait de poser au départ, avant l'explication. Oui, pourquoi vouloir citer l'ammonium quaternaire, ce qui nous oblige à le présenter ? En l'occurrence, l'article où figurait cette expression signalait un travail intéressant de chimistes qui avaient découvert que le goût d'un aliment particulier (un fruit de mer) était notamment lié à la présence d'un ammonium quaternaire.

Le résultat scientifique récent qui pouvait intéresser nos amis, c'est précisément la découverte de ce composé. Aurions-nous pu simplement dire "les chimistes ont découvert un composé responsable du goût" ? Je suis bien certain que mes amis qui me lisent auraient demandé lequel ! Avec cet exemple, je vois bien qu'une des difficultés de la chimie est la diversité de ses objets. Parfois, certains disent que la chimie est barbante parce qu'il faudrait "l'apprendre par coeur", mais je propose plutôt de dire qu'elle est merveilleuse, parce que, grâce à cette science, on découvre la diversité des structures du monde.

Pas de grandes loi générales comme en physique ? Pas certain, parce que, précisément, les chimistes apprennent progressivement à reconnaître des familles de molécules : les amines, les alcools, les acides... Et c'est cette mise en ordre qui donne du sens au monde : au lieu de se perdre dans la diversité, on voit des structures.

Sans compter que la chimie n'est pas une collection de papillons : elle s'intéresse plus aux réactions, aux transformations, qu'aux objets eux-mêmes. Encore que les objets eux-mêmes aient de l'intérêt : par exemple, le graphène, découvert il y a plusieurs décennies, est un composé supraconducteur, ce qui donne du grain à moudre aux physiciens.

Oui, pourquoi le graphène a-t-il ses propriétés ? Décidément, au lieu d'opposer les disciplines, dont les contours sont d'ailleurs flous, il vaut mieux les rapprocher. Ce que je vois, aussi, c'est que l'on ne pourra pas présenter les résultats de chimie par un claquement de doigts, avec une phrase de quelques mots seulement.

Si l'on veut donner du sens, donner des clés de compréhension du monde, il ne faudra de la place, du temps... et de l'intelligence, et de la sensibilité, car j'ai bien expliqué ailleurs que la littérature, au-delà de sa composante technique, a une composante "artistique" : c'est parce que nos textes seront "beaux" que nous amis nous lirons, qu'ils accepteront de nous lire suffisamment loin, qu'ils voudront bien nous accompagner dans l'exploration du monde moléculaire. Nous devons trouver des moyens de rendre nos explications passionnantes, charmantes, surprenantes...

Et cela ne se fera pas en quelques lignes. Surtout, il y a lieu de mettre en oeuvre tout d'un attirail d'étincelles d'intelligence, de charme, d'enthousiasme. Mais là, la question n'est que posée !

A propos de vulgarisation scientifique, notamment de la chimie

Un ami journaliste me tend cet oukase : « un papier, un sujet »... et je ne suis pas certain d'être d'accord.

Bien sûr, si l'on enfonce le clou, l'idée que l'on développe sera clairement perçue... mais quel est l'objectif ? Il y a autant de ces derniers que de lecteurs : certains veulent de l'information, d'autres veulent être dans le mouvement, d'autres encore veulent de l'actualité, d'autres veulent apprendre...

Comment parler à tous ? La tâche est clairement impossible, car nos amis qui veulent apprendre, par exemple, détestent l'information superficielle, qui ne donne pas les "moyens de la preuve", tandis que ceux qui veulent une information rapide n'ont que faire de développements, qu'ils jugent fastidieux.

D'ailleurs, il en va de même pour les conférences dites "grand public", comme j'en ai fait mille dans les universités : l'assistance est composée de quelques passants extérieurs, mais aussi d'étudiants et de collègues, qui en savent plus que les autres.

Comment les satisfaire tous ?

Je crois que la réponse tient moins dans de la technique que dans de l'art. Et je m'explique en comparant la littérature à la cuisine.

Pour cette dernière, il y a trois composantes : technique, artistique, sociale.

Ceux qui sont intéressés de bien comprendre cela pourront se rapporter à mon livre La cuisine, c'est de l'amour, de l'art, de la technique, où j'explique -exemples à l'appui- que la technique n'est pas bien compliquée : n'importe qui peut battre des blancs d'oeufs en neige, fouetter des jaunes d'oeufs avec du sucre jusqu'à ce que le mélange blanchisse (il "fait le ruban"), cuire le mélange (additionné de chocolat et de farine) dans un four réglé à 180 °C pendant 40 minutes, couper le gâteau obtenu en deux disques, intercaler des cerises au sirop, imbiber de kirsch, et napper de crème que l'on fouette (oui, vous avez reconnu la recette du gâteau Forêt noire).

Et tout cela n'a guère d'intérêt, au point qu'une machine pourrait le faire. Ce qui est plus intéressant, c'est la question "artistique", que l'on comprend mieux en comparant avec la musique : dans une salle de concert, ce qui nous intéresse n'est pas la tenue du musicien (le pianiste canadien Glenn Gould jouait sur une sorte de tabouret, le violoncelliste YoYo Ma est vautré sous son violoncelle), mais la beauté de la musique.

De même, en cuisine, l'apparence dans l'assiette compte moins que le goût : pour la cuisine, le "beau", c'est le beau à manger, le "bon". Le lien social, enfin ? Disons pour faire vite que le meilleur des plats sera immangeable s'il nous est jeté à la figure.

Et revenons maintenant à notre "littérature", qu'il s'agisse d'articles dans des revues de vulgarisation ou de livres techniques, ou de romans.

Là encore, il y a une composante technique : l'orthographe doit être correcte, ainsi que la grammaire, et la rhétorique doit être maîtrisée, par exemple. Pour le sens général, l'enchaînement des idées est également essentiel, bien sûr. Tout compte, parce que tout a un effet sur le lecteur. Par exemple, les connotations, les sonorités, les assonances, etc.

Mais, pour la "littérature" également, il y a une composante artistique, et celui ou celle qui écrit peut parfaitement organiser les choses comme il ou elle veut. D'ailleurs, on ne compte plus les romans qui partent de la fin, ou qui bouclent ; on ne compte plus les écrivains qui bravent les règles, tout comme Jean-Sébastien Bach a bravé la règle du "triton" (la quarte augmentée, un intervalle qui fut considéré comme "diabolique).

L'art est précisément d'échapper aux règles, et c'est le propre d'un bel artiste d'abattre les règles en réussissant à rendre son auditoire heureux. Là, il n'est plus question d'idées simplistes telles que "un article, une idée".

Et, mieux, l'artiste peut vouloir précisément se donner comme règle de faire deux idées, ou trois, pour un article.

D'ailleurs, le même ami journaliste me dit que "quelqu'un qui lit un papier contenant une idée claire et accessible s'en rappelle 20 ans plus tard même s'il ou elle a lu vite; en revanche la même personne lisant un papier contenant deux idées, a oublié un quart d'heure après, même s'il ou elle a lu lentement."

Là encore, je réfute absolument cette idée (technique, une fois de plus ; donc qui manque d'inclure la question artistique), et j'en ai fait la réputation dans mes Secrets de la casserole : j'avais appliqué, plutôt, la technique de la "phrase magique", à savoir que quand un article est fini, on passe autant de temps qu'on a passé à l'écrire pour trouver une phrase mémorable. Et c'est cela qui rend mémorable. J'ajoute que cette idée n'est pas mienne ; je l'avais tirée d'un extraordinaire (gros) traité de littérature : What to write, how to write, how to sell it (qu'écrire? comment écrire? comment le vendre?), dont les chapitres étaient rédigés par les principaux écrivains de l'époque à laquelle le livre est paru.

Pour mes Secrets de la casserole, bien sûr, il y avait la nouveauté du thème, ou encore l'idée de partie de questions et d'y répondre brièvement, la recherche de la clarté dans les explications, mais quand même : j'avais mis en oeuvre, dans chaque double page, cette idée de la phrase magique, et je peux témoigner que j'ai passé BEAUCOUP de temps à chercher ces phrases.
Lorsque le livre est sorti, les journalistes qui l'avaient recensé ont très souvent cité de mes phrases magiques, et trente ans après, je rencontre encore des gens qui me citent de ces phrases particulières.

J'ajoute que j'avais testé toutes les configurations : parfois, la phrase magique était en début de chapitre, parfois elle était au milieu, ou en fin. Tout fonctionne... si la phrase est "magique".

Et, comme je veux aussi réfuter l'idée d'une seule idée par texte, je me propose de livrer ici quelques réflexions sur la vulgarisation de la chimie.

Car mon ami, me lisant, me dit ne pas savoir ce qu'est une "amine secondaire".

 Il est vrai que cette question est un peu distincte des premières, par nature. Mais l'unité de l'ensemble de ce billet vient du fait que c'est le même ami que je prends comme prétexte pour explorer la difficile question de la diffusion de Connaissance.
 
 Là, j'ai mis une majuscule à ce mot commun, "connaissance", et c'est évidemment voulu : je veux signaler qu'il ne s'agit pas d'information, mais de mieux.
 
 D'ailleurs, je fais ici un écho à ce que je disais plus haut, à propos des divers lecteurs, en citant Jean de la Fontaine : "Si Peau d'Âne m'était conté, j'y prendrais un plaisir extrême". Oui, d'abord, il y a la question de l'histoire que l'on raconte, mais, mieux, on (moi, en tout cas) ne raconte pas des histoires au hasard, au fil d'une actualité aussi peu intéressante qu'elle est plus manipulée.

 D'ailleurs, c'est bien cela, l'intérêt de cette revue Pour la Science que j'aime tant : on ne se limite pas à l'information (la fusée a décollé), la bête information qui glisse comme l'eau sur les plumes du canard, mais on donne les "moyens de la preuve".
 
 Oui, les "moyens de la preuve" : cela signifie que l'on rend nos amis qui nous lisent capables de bien plus qu'avant leur lecture. L'actualité est un support de l'élévation... de sorte que "Connaissance" méritait bien une majuscule, n'est-ce pas ?
 
 Et là, je ne peux m'empêcher d'ajouter (mon ami ne vas pas être content de mes ajouts baroques !) que l'aspect proprement révolutionnaire de l'Encyclopédie (coordonnée par Denis Diderot et Jean Le Rond d'Alembert) tenait surtout au rapprochement d'articles à propos de métiers techniques et d'articles de politique ou de philosophie. C'est cela, la vraie sédition : ne pas admettre le pouvoirs des élites, reconnaître la technique et la technologie au même niveau que la science, ne pas comparer des pommes et des bananes, mais les considérer, en apprécier la variété...
 
 Revenons à la chimie, puisque le paragraphe qui précède n'était une introduction à la discussion de cette difficile question.</strong> Quand je parle à un ami physicien, par exemple, je sais que, plusieurs années après ses études, la probabilité qu'il se souvienne de ce qu'est un ammonium quaternaire (par exemple) est faible. Oui, il me faut lui expliquer que les ammoniums quaternaires sont des composés organiques dont les molécules sont construites autour d'un atome d'azote (positivement chargés), avec quatre groupes qui sont liés à lui.
 
 Mon ami physicien saura-t-il ce qu'est un "groupe" ? Je n'en suis pas sûr, et il vaudrait mieux que je lui explique/rappelle qu'il s'agit de groupes d'atomes, et que je donne des exemples : le groupe méthyle est composé d'un atome de carbone lié à trois atomes d'hydrogène, ce que l'on note -CH3, si l'on désigne par C un atome de carbone et par H un atome d'hydrogène.
 
 Là, suis-je allé trop loin ?
 
 Tout dépend de mon interlocuteur, de son âge, de sa formation... Mais si je veux pouvoir m'adresser au plus grand nombre, il faudra que je cherche à bien dérouler toute la pelote de fil, que j'explique, et que j'explique, et que j'explique encore. Sans compter qu'il faut quand même, pour que mes amis me suivent, pour qu'ils acceptent mes explications, que je leur ai expliqué l'intérêt de me suivre, l'enjeu.
 
 Au fond, quel intérêt de savoir ce qu'est un ammonium quaternaire ? Dans l'absolu, pour tout autre qu'un chimiste, cette connaissance (petit c) est nulle. Et il faudra que mes explications aient un peu de "charme" : souvenons-nous de la question de l'art.
 
 Finalement, je vois que tout cela prend de la place sur la feuille, car il faudra beaucoup d'information, et, plus encore, tout un appareil rhétorique pour faire passer la pilule.
 
 Une phrase magique pour terminer : vita brevis, ars longa.
 La citation est tronquée... mais j'y reviendrai une autre fois, ce qui me donnera le temps de réfléchir à la difficile question la diffusion de la chimie !

Quelle belle découverte

Quelle belle découverte !

Dans la série des émerveillements, il y a la découverte des fullérènes, ces composés dont les molécules sont apparentées au buckminsterfullerène, en forme de ballon de football, avec 60 atomes de carbone aux nœuds d'un réseau refermé en sphère.

Le carbone est un élément dont il existe plusieurs variétés pures : il y a d'abord le graphite, où les atomes de carbone sont arrangées en réseau hexagonal, comme un nid d'abeille, ce qui forme des plans superposés, donc des possibilités de cliver le graphite entre les plans ; et il y a le diamant, qui est une structure bien plus complexe, d'une dureté tout à fait extraordinaire.

J'insiste un peu : le noir graphite et le cristallin diamant sont tous deux des matériaux fait uniquement d'atomes de carbone. Et ce qui est merveilleux, ce qui fut un séisme parmi les chimistes, c'est qu'une nouvelle variété de carbone fut découverte il y a quelques décennies : le fullérène.

En réalité, on dit plutôt "les fullérènes", au pluriel, car on a vite découvert qu'il n'y avait pas seulement cette molécule de buckminsterfullérène, de formule C60, à soixante atomes de carbones, mais aussi des cousins chimiques de la molécules.

J'arrive maintenant à la découverte : on connaissait donc le graphite et diamant, mais des études d'astrochimie, des explorations des molécules qui se trouvent dans l'espace interstellaire, et des analyses de la suie - oui : vous avez bien entendu : de la suie de cheminée -ont montré que se trouvaient dans ces deux environnements des molécules de formule C60.

C'était tout à fait extraordinaire, c'était une vraie découverte au sens littéral du mot "découverte", et les travaux ont été rapidement, et légitimement, récompensés par le prix Nobel de chimie.

Oublions l'interstellaire, qui fut un détour utile, mais le fait est là : il y avait depuis toujours, sous nos yeux, dans cette suie banale, des objets que l'on ne voyait pas et que des chimistes ont découverts. Il y avait des composés, présents en abondance, mais nos esprit n'avait pas permis à nos "yeux" de les voir. Cette idée de la découverte des fullérènes doit nous accompagner dans toutes nos recherches scientifiques, n'est-ce pas ? 

L'expérience : premier pied des sciences de la nature

 

Je reviens sur ce merveilleux statut de l'expérience et, notamment sur cette phrase de Galilée qui disait que l'expérience s'impose contre toute autorité.

Hier, lors d'une conférence, j'ai de nouveau discuté cette question, en insistant un peu :  le résultat d'une expérience s'impose absolument quel que soit l'avis du président de la République, du pape, des collègues, de quoi que ce soit. Pis en quelque sorte, l'expérience ne connaît pas la démocratie : il y aurait même une large majorité de personnes opposées à un résultat expérimental que celui-ci s'imposerait  à tous comme un fait absolu.

Cette idée est essentielle, et elle présida à  la naissance de la chimie moderne, quand cette dernière  s'est dégagée  de l'alchimie.

L'alchimie avait deux composantes :  l'une ésotérique et l'autre plus technique. Dans le premier cas, il y avait le fantasme du plomb que l'on transforme en or, de la pierre philosophale, de l'élixir de vie éternelle... Mais dans la composante technique, il y avait des travaux tels que celui de l'alchimiste Brandt, qui obtint une matière phosphorescente en calcinant de l'urine.

Dans le première tome de l'Encyclopédie de Diderot, D'Alembert et leurs amis, cette partie de l'alchimie est devenue la chymie. Elle progressa et se transforma au point que le quatrième tome de l'Encyclopédie  est la chimie.

Avec un bouleversement intellectuel : alors que l'on pensait qu'une une expérience qui ratait indiquait un état insuffisamment initié de l'opérateur, pour l'alchimie, on considérait -pour la chimie- que  l'expérience a toujours raison.

Et c'est ainsi que Lavoisier transforma une science bien ancienne en une science moderne, parfaitement conforme au canon des sciences modernes de la nature, quantitatives.

Oui, quantitative, car n'oublions pas comme le disait Galilée que la science sur deux pieds : l'expérience et le calcul.

Vient de paraître : Chimie et alimentation

Suite au Colloque Chimie et Alimentation, à la Maison de la chimie, en 2025, les éditions EDP Sciences publient un livre qui reprend des présentations : 

Voici l'argumentaire de l'éditeur : 

On le sait, il est vital de bien se nourrir pour rester en bonne santé. Mais l'alimentation est aussi source de plaisir et de convivialité ; de fait, elle a toujours été un enjeu majeur pour l'humanité. Aujourd'hui, celle-ci est confrontée à de nouveaux défis, que la chimie peut aider à relever : d'une part l'accroissement continu de la population mondiale impose de produire plus, d'autre part les aléas climatiques et les problématiques de disponibilité de l'eau compliquent la donne.

Ce livre aborde les questions fondamentales de souveraineté alimentaire, et de sécurité sanitaire ; il ouvre également des pistes, issues de la recherche scientifique : les protéines alimentaires, texturants, arômes peuvent ainsi contribuer à l'élaboration de solutions innovantes. Un chapitre est consacré à la gastronomie moléculaire.

De la 'fourche à la fourchette', toute la chaîne alimentaire est concernée : agriculture, transformation, conservation, préparation, usages, besoins nutritionnels spécifiques...Présentés dans cet ouvrage par des spécialistes de haut niveau, académiques ou industriels, ces axes de travail font bien ressortir l'impact de la recherche actuelle, pour sans cesse s'adapter et optimiser l'alimentation.

Comme tous les livres de la Collection "Chimie et...", l' ouvrage paru ces jours-ci sous le titre "Chimie et alimentation"  est le condensé des présentations réalisées lors d'un récent colloque à la Maison de la Chimie. Chaque chapitre est donc signé par un auteur différent, expert dans son domaine.

 Vous pourrez retrouver ce livre  sur: http://bit.ly/4rk0ulz , ainsi qu'en librairie, sur les plateformes de vente en ligne de livres ou auprès de votre prestataire habituel pour les bibliothèques universitaires.

Quant à moi

J'étais le co-président du Comité d'organisation, avec mon amie Danielle Olivier, et ce fut un plaisir d'inviter des orateurs parmi les meilleurs, à notre merveilleux colloque. Ce sont leurs présentations qui sont maintenant consignées, et je m'en réjouis

Bonne lecture !
 

 

Le sommaire : 

Avant-propos, par Paul RIGNY ..............................
Préface, par Danièle OLIVIER .............................…

Partie 1 : L’alimentation a forgé
l’espèce humaine et est indispensable à sa survie
Chapitre 1 : Manger, hier, aujourd’hui, demain… en chimie, par Hervé THIS ......................................................... 19
Chapitre 2 : Chimie, biologie, métabolisme : le trio gagnant pour comprendre la nutrition.
L’exemple des acides gras, par Jean-Michel LECERF ....................................... 47
Chapitre 3 : La souveraineté alimentaire, en France, par Philippe POINTEREAU ..................................... 59

Partie 2 : Bien manger
Chapitre 4 : Quelles sources d’avenir pour les protéines alimentaires ?, par Verena POINSOT ............................................... 87
Chapitre 5 : Les protéines végétales, catalyseurs d’innovation pour une alimentation durable, par Romain JOLY ..................................................... 97
Chapitre 6 : Les secrets de l’olfaction – Voyage au cœur du sens de l’odorat, par Claire A. de MARCH et Mathis PUECH ......... 109
Chapitre 7 : Les métaux dans l’alimentation : un bienfait ou un danger ?, d'après la conférence de Bernard MEUNIER .... 125

Partie 3 : L’industrie alimentaire ne cesse de progresser
Chapitre 8 : La compréhension moléculaire au service d’une alimentation innovante, par Christian CAMPARGUE ................................... 143
Chapitre 9 : Quand la chimie et les arômes réinventent l’alimentation de demain, d'après la conférence de Margaux CAVAILLES .... 157
Chapitre 10 : Les texturants, une aide pour la nutrition des seniors, par Gino MANGIANTE ............................................. 169
Chapitre 11 : La sécurité sanitaire des aliments par Georges KASS ................................................... 179

 

Non, les protéines ne sont pas des "assemblages tridimensionnels d'acides aminés" ! Enfin, plus exactement, ce sont des composés dont les molécules sont des enchaînements (par des liaisons chimiques covalentes) de résidus d'acides aminés

 Sur un site hélas officiel, alors que je cherche des informations sur la synthèse des acides aminés dans l'organisme, je trouve un document qui commence par "les protéines sont des assemblages tridimensionnels d'acides aminés".

Et je m'insurge : cela est erroné ! fautif même !

Pour bien expliquer la chose, je propose de faire un détour par l'histoire de la chimie, cette science qui ne se confond pas avec ses applications, mais dont l'objet exclusif est la connaissances des assemblages d'atomes et des transformations de ces assemblages.

L'épisode que nous allons considérer est l'étude des graisses par le chimiste français Michel Eugène Chevreul (1786-1889), et, plus particulièrement, la compréhension de la constitution des composés de la classe des "triglycérides". Ces composés ont des molécules qui, comme leur nom l'indique, contient une partie qui ressemble à la molécule de glycérol, et trois autres parties qui ressemblent à des molécules d'acides gras. Et oui, on peut synthétiser des molécules de triglycérides à partir de molécules de glycérol et de molécules d'acides gras, mais certaines "réactions chimiques" (on devrait dire simplement "réactions") qui font cela réorganisent les atomes dans les quatre molécules de réactifs, et les liaisons qui s'établissent le font avec la perte de certains atomes, notamment d'hydrogène et d'oxygène, sous la forme de molécules d'eau.

Bref, il n'y a pas de molécule de glycérol dans un triglycéride, mais seulement un "résidu de molécule de glycérol" (admettons la terminologie plus brève "résidu de glycérol") ; il n'y a pas d'acides gras, mais seulement des "résidus de molécules d'acides gras", en abrégé "résidu d'acides gras".

Arrivons à notre point d'histoire des sciences : Chevreul est celui qui, pesant précisément les réactifs et les produits de réaction, a compris que les molécules de triglycérides ne sont pas des "assemblages" au sens de juxtapositions d'objets, mais des molécules nouvelles, avec des réorganisations d'atomes, et des liaisons chimiques.

Dans toute cette affaire, la question est le mot "assemblage", et, avant de donner les définitions du dictionnaire officiel (le Trésor de la langue française informatisé), je rappelle que la communication se fonde sur le partage du sens des mots, d'une part, et que la clarté est la politesse de ceux qui s'expriment en public. Mais voici :
Assemblage :
1. Action de mettre ensemble, de réunir; résultat de cette action.</em> <em>Assemblage :
2. Se dit surtout de la réunion d'objets hétéroclites produisant un tout bizarre.

Ici, on voit que le mot est donc ambigu, dans le contexte de la chimie, parce que "mettre ensemble" des molécules de glycérol et des molécules d'acides gras, ce n'est pas les faire réagir... en perdant d'ailleurs des atomes qui peuvent faire des molécules d'eau.

Et Chevreul, précisément, a bien compris la différence, et c'est lui qui nous a permis de penser justement que les triglycérides ne sont pas des "assemblages" au sens d'une seule réunion, juxtaposition (physique), mais des composés nouveaux, après formation de liaisons chimiques.

Pour les protéines, également

Pour les protéines, il en va de même : oui, on peut faire des molécules de protéines en faisant réagir des molécules d'acides aminés, en les enchaînant... mais on peut aussi faire bien différemment, car il y a une quasi infinité de façons possibles, même si certaines sont plus rapides, efficaces, faciles que d'autres.

D'ailleurs, dans les molécules de protéines, il n'y a pas de molécules d'acides aminés, mais seulement des "résidus d'acides aminés", et c'est faire œuvre d'utilité publique que de bien expliquer cela. Et puis, dans la phrase que je critique, il y a "assemblage tridimensionnel".

Là, j'invite mes amis à rigoler doublement :
- d'une part, lisons lentement : qu'est-ce qu'un assemblage tridimensionnel ?
- d'autre part, je signale aux jeunes amis qui me font le bonheur de venir apprendre avec moi au laboratoire (les "stagiaires", par exemple) qu'ils doivent se méfier quand on prononce devant eux des mots de plus de trois syllabes, car c'est le signe qu'on veut les tromper... où bien que ceux qui prononcent ces mots ne comprennent même pas ce qu'ils disent, et que ce qu'ils disent n'a pas de sens.

Bref, je déplore que le site institutionnel où j'ai trouvé l'expression discutée dans ce billet n'ait pas lu plus attentivement ce qu'il a rendu public : il y a une tache sur sa réputation. Nos amis, nos interlocuteurs, méritent mieux que cela. On pourra lire aussi : La rigueur terminologique pour les concepts de la chimie : une base pour des choix de société rationnels

Légendes de cuisine, légendes de chimie

Sur ma chaîne youtube, j'ai posté une vidéo une nouvelle conférence que j'ai intitulée Légendes de cuisine, légendes de chimie  

https://www.youtube.com/watch?v=_icn_vo-01M

Il s'agit bien de légendes, c'est-à-dire de "récit à caractère merveilleux, ayant parfois pour thème des faits et des événements plus ou moins historiques mais dont la réalité a été déformée et amplifiée par l'imagination populaire ou littéraire." (TLFi).
Bref, il s'agit d'histoires, de fictions.

Parfois, on confond les légendes avec des mythes, mais ces derniers sont bien différents : ce sont des "récit relatant des faits imaginaires non consignés par l'histoire, transmis par la tradition et mettant en scène des êtres représentant symboliquement des forces physiques, des généralités d'ordre philosophique, métaphysique ou social".

Pour ma conférence, je pars de documents écrits, soit des livres de cuisine, soit des document de science ou de vulgarisation scientifique... et je montre que, pour la cuisine et pour la chimie, les transmissions orales insuffisamment étayées conduisent à des idées fausses, erronées, insuffisantes.

J'insiste, en introduction et en conclusion : il ne s'agit pas de tuer la poésie ou l'enthousiasme pour ces matières, mais, au contraire, de donner des bases saines sur lesquelles des activités ou des pensées puissent s'ériger sans que l'édifice que nous créons ne s'effondre.

Je n'ai pas été clair à propos de la "chimie" ? J'essaye de faire mieux.

 Ce matin, un commentaire sur ce blog : 

 

Je n'ai rien compris à l'introduction tendant à prouver que la cuisine n'est pas de la chimie. Celle-ci couvre les réaction intra comme intermoléculaires. Dès qu'il y a transformation d'une substance en une autre, c'est de la chimie. Et qu'est-ce que c'est que cette histoire de chimie, "science de la nature" ? Le plexiglas, les colorants azoïques, le Tergal ce n'est donc pas de la chimie ?
Bon, ceci dit j'ai apprécié la suite de l'article, c'est l'essentiel !

 

Décidément, il faut que j'explique pas à pas, car je ne veux certainement pas laisser planer des doutes quant à la chimie, et mon objectif est de ne pas laisser subsister des confusions, qui sont toujours la source de conflits. 

Commençons par définir la cuisine, d'une part, et la chimie, d'autre part. 

 

La cuisine pour commencer

Pour la cuisine, je suis resté longtemps dans l'incertitude, jusqu'au jour où je suis devenu capable de dire (et d'expliquer à tous) que "la cuisine, c'est de l'amour, de l'art, de la technique". Certes, la cuisine, c'est une activité de préparation des aliments à partir d'ingrédients, mais cette activité a trois composantes : 

(1) La composante technique : il faut battre des blancs d'oeufs pour obtenir des blancs d'oeuf en neige ; il faut chauffer un steak pour avoir un steak cuit ; etc. Comme pour la peinture (qui ne doit pas couler), comme pour la musique (il ne doit pas y avoir de fausses notes), comme pour la littérature (il ne doit pas y avoir de fautes d'orthographe, de grammaire, etc.), la composante technique est évidemment essentielle, et cela d'autant plus que notre vie est entre les mains de ceux qui nous nourrissent. 

(2) La composante artistique : je dis bien "artistique"... parce que n'est pas l'époque si lointaine où des individus bornés refusaient de donner à la cuisine, au moins pour celle de certains cuisiniers, le statut d'art, à égalité avec la peinture, la musique, la littérature, etc. Pour bien comprendre, ici, il faut observer que le "bon", c'est le beau à manger. Il n'y a pas de bon général, sauf à considérer que le sucré, le gras, le salé, sont appréciés par les enfants nouveaux-nés, tout comme des primates nouveaux-nés. De même que certains préfèrent les peintures de Jérome Bosch, et d'autres celles d'Hokusai, il y a ceux qui préfèrent le style de Pierre Gagnaire, et ceux qui préfèrent des cuisines plus "classiques", voire plus "populaires". Et, tout comme on distingue les peintres en bâtiment et les Rembrandt, on distingue des cuisines d'artisans, d'artisans d'art et d'artistes. Le steak grillé frites du midi, c'est (le plus souvent) de l'artisanat : il faut que ce soit "bon", mais on ne cherche pas à pleurer d'émotion. 

(3) Enfin, il y a une composante de lien social : le meilleur des plats, le mieux exécuté, ne vaut rien s'il nous est jeté à la figure. Cuisiner, c'est cuisiner pour quelqu'un... tout comme peindre, c'est faire une peinture pour qu'elle soit vue, et écrire, c'est écrire pour être lu (ne finassons pas, s'il vous plaît : je donne ici une explication succincte de dont j'ai fait tout un livre !). 

 

La chimie, maintenant 

 

La chimie, maintenant, puisque c'est surtout là que je suis en désaccord avec mon ami lecteur. Allons-y doucement, parce que, là, j'ai eu encore plus de difficultés à comprendre que pour la cuisine. 

Tout a commencé quand je me suis demandé ce qu'était au juste cette activité. Une technique ? Une technologie ? Une science ? 

On trouvera dans la revue L'Actualité chimique ma recension d'un excellent livre sur l'alchimie (D. Kahn), qui montre excellemment que l'alchimie est devenue la chimie avant Lavoisier, progressivement. 

Mais il s'agissait toujours d'une exploration de ce que l'on ignorait être des réorganisations d'atomes, des transformations moléculaires (je prends des précautions parce que, à côté des molécules, il y a les ions). 

Puis, entre la publication du premier et du dernier tome de l'Encyclopédie, les choses se sont clarifiées, et la "chimie" est clairement devenue une activité scientifique. Pas une technologie, pas une technique. 

D'ailleurs, à l'époque, on n'aurait pas parlé de chimie pour désigner l'industrie qui usurpe ce nom aujourd'hui. Non, la chimie est bien une science. Allons un pas plus avant : la chimie est une "science de la nature". Oui, car, parmi les "sciences", il y a des activités de différentes natures : l'histoire, la sociologie, la chimie, la physique, la biologie... Parfois, on a utilisé la terminologie "sciences exactes", mais on verra dans mon livre "Cours de gastronomie moléculaire N°1 : science, technologie, technique, quelles relations ?" pourquoi je récuse cette terminologie. 

Pour faire vite, disons ici que : 

1. l'objectif des chimie, physique, biologie... est de chercher les mécanismes des phénomènes 

2. à l'aide d'une méthode qui passe par : - identification d'un phénomène - caractérisation quantitative de ce dernier - réunion des données de mesure en "lois", c'est-à-dire en équations - production d'une "théorie" (on parle parfois de modèle) par réunion des lois et introduction de nouveaux concepts - recherche de conséquences testables de la théorie - tests expérimentaux de ces prévisions théoriques - et ainsi de suite, à l'infini, parce que les modèles réduits de la réalité ne peuvent aucunement prétendre à une description parfaite. 

Bref, les sciences que sont la chimie, la physique, la biologie, et qui étaient nommées jadis "philosophie naturelle" (relisons Michael Faraday, par exemple) sont plutôt des "sciences de la nature", terme bien plus juste que "sciences exactes". 

Lavoisier l'avait bien dit : pour perfectionner les sciences, perfectionnons les mots, et vice versa

Terminons rapidement par la réponse à la question "Le plexiglas, les colorants azoïques, le tergal ce n'est donc pas de la chimie ?". 

Avec ce qui précède, on comprend que non, les colorants azoïques ne sont pas "de la chimie". Ce sont des produits qui ont été découverts par les chimistes, et qui sont produits par une industrie des colorants. Certains, d'ailleurs, sont synthétisés, mais d'autres peuvent être extraits de plantes. Pour le plexiglas ou le tergal, ce sont sans doute des produits synthétisés qui n'existe pas naturellement, mais ils ne sont pas "de la chimie". 

On sera particulièrement attentif à la faute du partitif, que l'on explique souvent avec l'expression "le cortège présidentiel" : le cortège n'est présidentiel que s'il est lui-même le président ; sinon, c'est plus clair de parler du "cortège du président". Et cela est particulièrement important de bien veiller à cette faute quand on utilise le terme "chimique". Quand on dit "produit chimique", que dit-on au juste ? D'un produit découvert par la science qu'est la chimie ? D'un produit fabriqué par une industrie d'application de la science qu'est la chimie ? D'un composé particulier (ne pas confondre svp le terme "composé" avec celui de "molécule", comme je l'explique dans un article récemment paru : https://www.academie-agriculture.fr/publications/notes-academiques/la-rigueur-terminologique-pour-les-concepts-de-la-chimie-une-base) ? 

 

La cuisine n'est certainement pas de la chimie

En tout cas, ce qui est clair, c'est que l'activité de production d'aliments à partir d'ingrédients n'a rien à voir avec une activité d'exploration du monde moléculaire : dans le premier cas, on produit des aliments, tandis que l'on produit des connaissances dans le second. Soyons bien clairs ! L'ai-je été ?

Derrière l'image : le calcul nous sauve toujours

Cette image est emblématique d'un problème que j'ai rencontré avec des personnes présentes dans des laboratoire de chimie, engagées dans des analyses. La morale de l'analyse que nous allons faire est la suivante : il s'agit de savoir si l'on veut obtenir de bons résultats ou des résultats médiocres, de savoir si l'on veut faire bien en apprenant, ou faire mal parce que l'on est doublement insuffisant.

Dans nombre d'analyses en effet, on obtient un "signal" et idéalement, un composé particulier donne un signal particulier, une courbe en cloche bien séparée des autres.

Mais le plus souvent, si l'on fait des analyses, et non pas des exercices d'entraînement comme dans des séances de travaux pratiques universitaires, on a une situation plus compliquée, plusieurs composés étant à l'origine de signaux qui sont entremêlés, et le travail d'interprétation des spectre consiste précisément à identifier chacun des signaux et, surtout, en calculer l'aire puisque c'est elle -et non pas la hauteur- qui est proportionnelle à la quantité de composés présents, la quantité que l'on cherche.

Or des composés chimiquement semblables engendrent des signaux qui sont proches au point de fusionner partiellement comme sur l'image que l'on voit ici.

Et c'est là que l'on rencontre la première alternative : faut-il passer de très longues heures, voire jours ou mois, pour changer les conditions expérimentales et finalement obtenir des spectres où les signaux sont séparés, ou bien faut-il calculer un peu ?

Je suis bien désolé d'observer que, en recherche scientifique, les capacités de calcul ne sont pas toujours très grandes... et c'est la première solution qui est choisie.

On croit que j'exagère, mais non : j'ai même vu nommer maître de conférences, dans une grande école, une personne qui a passé deux mois à séparer expérimentalement des signaux que, par le calcul, je sépare en un quart d'heure.

Evidemment, la mauvaise foi humaine veut cacher des insuffisances personnelles et c'est ainsi qu'un jour, j'ai eu l'occasion d'assister à une discussion ahurissante entre un doctorant et un étudiant en stage "encadré" par le premier, à propos de ce même cas  : le docteur "enseignait" d'un air docte et pénétré, à l'étudiant la méthode du tangente skimming, l'écrémage tangentiel, qui consiste à tirer une droite sous le plus petit des deux signaux (à la règle et au crayon !) et à considérer que la valeur de ce signal est égale à ce qui dépasse au-dessus de la droite.

C'est une méthode très insuffisante et j'ai montré que, dans certains cas, 75 % du signal était ainsi perdu.
On peut pas imaginer faire de la bonne analyse en utilisant cette méthode.

Passant dans un couloir au moment où le docteur endoctrinait l'étudiant, avec son  explication fautive, j'ai interrompu la discussion pour faire l'observation que je viens de faire,  et la réponse du doctorant a été "nous c'est comme ça qu'on fait".

Comme il n'était pas éthique d'intervenir dans une équipe qui n'était pas la mienne, j'ai laissé les deux jeunes collègues discuter entre eux, mais je me suis promis de bien expliquer publiquement la question.

J'ai publié dans un article scientifique aux Cahiers technique de l'Inrae la méthode détaillée de calcul -un calcul très simple- qui permet de connaître l'aire respective de chacun des deux signaux dont on voit la somme ici.

J'insiste, c'est un calcul très simple que j'aurais pu faire même sans ordinateur sans doute vers l'âge de 13 ou 14 ans. C'est un calcul fondé sur des notions élémentaires du calcul intégral, mais je vois trop de personnes, jusqu'à des collègues, pour lesquelles cela n'est pas maîtrisé.

Je ne me fais pas toujours des amis dans le milieu scientifique quand j'observe que la science, c'est le calcul, et que, sans calcul, on ne fait ni bonne science ni même bon travail technique.

Je fais d'ailleurs une différence, afin d'encourager mes amis, entre mathématiques et calcul : le calcul, c'est l'emploi de mathématiques qui ont été produites il y a des siècles par les mathématiciens ; ce n'est pas difficile, et j'en fournis pour exemple le merveilleux livre de Nicolas Piskounov intitulé "Calcul différentiel et intégral" : à mettre entre toutes les mains, en conseillant de lire ligne à ligne et de faire les exercices les uns après les autres.

Bref, si nous avons le choix entre le calcul et l'expérimentation, pour arriver au même résultat, n'hésitons pas !