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 !

Le brunissement des aliments ? Cessons de parler de Maillard

 Le brunissement des aliments ? Ne soyons pas simpliste. 

Il y a une expérience à faire absolument pour ceux qui veulent parler de brunissement des aliments, qui veulent l'explorer, le comprendre : il s'agit de mettre dans une poêle chauffée un peu de fécule, un peu de farine, un peu de sucre, un peu de gélatine. On fait des petits tas distincts et l'on voit alors, dans l'ordre,  le sucre fondre et brunir très rapidement, la gélatine brunir aussi, un peu moins vite, puis c'est le tour de la farine,  tandis que l'amidon reste parfaitement blanc. 

Pour compléter l'expérience, il faut  faire un mélange d'un sucre réducteur et d'un acide aminé, par exemple du glucose et de la glycine, et l'on observerait également un brunissement très rapide. 

Pour le sucre, la réaction est nommée caramélisation. 

Pour les protéines, le brunissement résulte de réactions  de pyrolyse. 

Pour le mélange de glucose et de glycine, par exemple la réaction est nommée "amino carbonyle". 

Dans un aliment, ces trois réactions, ainsi que  d'autres (oxydation, etc.), contribuent au brunissement et la question à laquelle la chimie ne sait pas répondre aujourd'hui est de savoir dans quelle proportions ces diverses réactions ont lieu. 

En tout cas, il serait simpliste et faux de parler de réaction de Maillard parce que d'une part, un travail historique approfondi que j'ai fait a démontrer que Maillard n'est pas le découvreur des réactions amino-carbonyle, de sorte que ces réactions ne doivent pas être nommées d'après Maillard ; et, d'autre part, les réactions amino-carbonyle ne   se confondent pas avec les réactions de pyrolyse ou de caramélisation. 

C'est faire preuve d'une très grande insuffisance en chimie que de tout mélanger si l'on veut être juste, on parlera de réactions - au pluriel-  qui contribuent au brunissement de l'aliment .

Maillard ? Pensons plutôt à Dusart

 Nous allons y arriver : cela fait des mois que je propose de ne plus parler de "réactions de Maillard", mais bien plutôt, comme le recommande l'IUPAC, de réactions amino-carbonyles. 

Et ça marche, puisque je reçois de Cuba (école hôtelière), un message : 

Mr. THIS ..I want to know  ....why you tell us ( last year ) ....that The reaction Maillard  don t is correct terminology , and is better to say glycation  reactions ?

 

 J'ai répondu aussitôt en expliquant que l'on nomme "réactions de glycation" celles qui se font entre protéines et sucres réducteurs, et "réaction amino-carbonyles", celles qui se font entre peptites ou acides aminés et sucres réducteurs. 

Et j'ai rappelé l'importance de la pyrolyse des protéines, pour les brunissements en cuisine. 

PS. Pourquoi évoquer Dusart ? Parce que Lucien Dusart avait découvert ces réactions un demi siècle avant Louis Camille Maillard. Or en science, c'est le premier découvreur qui doit avoir son nom. Cela relève de l'éthique (voir les documents éthiques de l'American Chemical Society à cet effet).

Vacances, retraite.. Pourquoi se priver du bonheur de la chimie ?

Alors que le mois d'août s'achève, je revois des collègues qui n'ont pas donné signe de vie depuis plusieurs semaines et et me disent n'avoir absolument pas travaillé pendant leurs vacances. C'est leur droit, légal, incontestable... mais discutable (au sens simple de questionner) : pourquoi s'arrêter de faire une activité quand on l'aime ? 

De même, alors que je corresponds avec des collègues plus âgés, en "retraite", j'apprends n'ont plus aucune activité en relation avec la chimie : comment est-ce possible ? Bien sûr, ils ont légalement le droit de faire ainsi, mais pourquoi se privent-ils du bonheur de faire de la chimie ? 

Évidemment, je suis politiquement incorrect, avec ces deux commentaires, mais je ne parviens pas à comprendre pourquoi mes amis s'arrêtent. Certains me parlent de "vacances", et je réponds -ce qui n'est pas bien- que c'est la même racine que "vacuité". Certains me disent qu'il leur faut "se vider la tête", mais j'ai toujours l'envie de leur répondre qu'ils feraient mieux de se la bien remplir. Certains me parlent de leur famille, et il est évidemment respectable de bien s'occuper de ses enfants, par exemple, de son conjoint, de solidifier les bases familiales sur lesquelles nos activités professionnelles s'érigent. Mais, au fait, comment le font-ils ? On me parle d'activités en commun, et pourquoi pas, mais rester allongé sur du sable, au bord de la mer, est-il une activité qui fassent l'office souhaité ? Quel exemple donnons-nous à nos enfants, ainsi ? Quelle preuve d'amour donnons-nous à notre conjoint ? Et si nous ne paressons pas ainsi, que faisons-nous de notre temps "libre" ?

Certains me disent qu'ils ont besoin d'une vie équilibrée, qu'ils ont plusieurs intérêts, et pas seulement la chimie, et que, n'ayant pas de temps à consacrer à tout autre chose que leur travail, en temps normal, ils s'adonnent alors à ces activités dont ils étaient privés. Pourquoi pas ? 

On comprend bien que je fais de reproche à personne, mais je ne peux m'empêcher, face à des "faits", de les questionner. Car, croyez-moi, je ne comprends vraiment pas comment on peut s'arrêter de faire une activité aussi belle que la chimie !

À propos d'enseignement de la chimie

La chimie est la science de la nature qui s'intéresse aux transformations de la matière, et plus exactement à leur interprétation en terme de réarrangements d'atomes, ce que certains nomment des réactions chimiques. 

Déjà dans cette description, on voit qu'il y a lieu de passer du macroscopique à cette échelle de l'atome, et comme nous ne voyons pas les atomes, il y a le risque que notre science paraisse bien abstraite. 

Bien sûr, il y a  la possibilité de se réfugier dans l'expérimentation, mais ce n'est guère satisfaisant, car il faut alors faire un pont entre le discours que l'on tient et les phénomènes que l'on observe. D'autant que l'expérimentation n'est pas aussi féconde que la théorie qui met de l'ordre dans cette dernière. 

Reste que la chimie moderne a le recours constant à deux types de formalismes : le formalisme "atomique", avec la représentation des atomes par des lettres et la construction de formules à l'aide de ces dernières, et le formalisme algébrique avec des équations pour caractériser quantitativement des phénomènes que l'on a décrits ainsi par des formules. 

Hélas, là encore, cette manière reste abstraite, et il s'agit de rendre les choses plus "concrètes" pour nos étudiants. 

Une solution consiste à ne pas s'arrêter aux lettres tracées sur le papier mais à donner corps aux formules : en les représentant par des barres et des boules, ou par des nuages de points, et cetera. 

Evidemment, ces représentations, qui sont pourtant le fruit de calculs extrêmement précis, sont un peu trompeuses et les véritables molécules ne sont pas ces objets en couleur que nous représentons  : il y a lieu de savoir interpréter ces images, de les décoder. 

Un volume dans une représentation moléculaire :  de quoi s'agit-il ? Une couleur  : de quoi s'agit-il ? Il y a donc lieu d'inviter les étudiants à manier beaucoup ses objets, à les examiner longuement, à les "contempler", à les analyser, à les décoder, et la familiarité viendra à bout de l'abstraction.

Proposons des activités scientifiques

 Discutant avec un ami biologiste, j'ai appris qu'il avait eu, comme moi, une boite de chimie quand il était enfant, et que sa passion pour les sciences étaient née de ce cadeau reçu. Un "cadeau" qui ne se limite pas à la matérialité de la boite, mais surtout à la découverte d'une activité merveilleuse. 

En comparant nos deux développements, j'ai quand même constaté que j'avais eu en quelque sorte plus de chance que lui, parce que, habitant près de Paris, je pouvais aller régulièrement (les jeudis après midi et les samedi) dans cet extraordinaire Palais de la découverte... où il y avait surtout une bibliothèque : notre amour des sciences s'activait des expériences proposées au Palais, et l'on avait ensuite la possibilité de consulter des livres qui poursuivaient, prolongeaient cette envie. 

D'autre part, alors que la boite que j'avais reçue était médiocre, il y avait une caractéristique remarquable, à savoir qu'elle comprenait une petite  lampe à alcool et quelques tubes en verre : les premières activités proposaient consistaient à couder les tubes et à les effiler... de sorte que, quand on soufflait ensuite dans la flamme avec un tube coudé et effilé, on produisait un chalumeau, avec une flamme bien plus chaude, parce que focalisée, laquelle permettait des opérations qu'on n'aurait pas pu faire autrement. En quelque sorte, la boite avait un "germe", une "graine" qui ne demandait qu'à se développer. 

 

Quelle chance ! 

Les principales réactions en cuisine

Je me suis interrogé sur les transformation moléculaire qui ont lieu quand on cuisine et j'ai finalement conclu qu'il y en avait principalement trois... et plus. 

 

Mais je propose d'observer,  tout d'abord, que je parle de transformations moléculaires et non pas de réactions chimiques. C'est juste, car une réaction entre des molécules, c'est une réaction entre des molécules, ou réaction intermoléculaire. Cette réaction ne devient "chimique"  stricto sensu  que lorsqu'elle est étudié par un scientifique spécialisé en chimie, un "chimiste". 

On a l'impression que je pinaille un peu, mais en réalité, puisque la pensée, ce sont les mots, n'avons-nous pas tout intérêt à avoir des mots juste pour penser juste ? Cela nous permettra de mieux faire la part des choses, et, notamment, d'éviter de croire que la cuisine soit de la chimie.

 En effet, la cuisine est une technique de production des aliments, éventuellement associée à une composante artistique, tandis que la chimie est une science de la nature, qui vise à comprendre le mécanisme des phénomènes. Rien à voir par conséquent.

Mais j'arrive maintenant à la question des transformations moléculaire en cuisine.  

En réalité, quand on cuisine,  il y a des myriades de réactions, et notamment parce qu'il y a  des myriades de composés. Mais il y a des réactions "fréquentes", et d'autres qui le sont moins.  

En effet, commençons par observer que la cuisine utilise des ingrédients pour construire des aliments. Ces ingrédients sont traditionnellement des tissus végétaux ou animaux, ce que l'on dirait plus couramment légumes, fruits, viandes, poissons, œufs... 

Commençons  par les ingrédients d'origine animale, faites principalement d'eau, de protéines, de lipides. L'eau ce n'est pas transformée quand on la chauffe ; du moins, sa molécule n'est pas modifiée, même quand l'eau s'évapore. 

En revanche, les protéines peuvent réagir : d'une part, certaines peuvent se lier chimiquement, comme quand un blanc d’œuf coagule, ou qu'une viande, un poisson cuisent (on voit bien la perte de transparence, comme pour le blanc d’œuf). Mais certaines protéines se dégradent :  par exemple quand on attendrit une viande. Dans le premier cas, on a la "coagulation des protéines", et dans le second, on a ce que nomme leur "hydrolyse". 

Pour la coagulation des protéines,  c'est assez simple, car la réaction principale est la formation de liaisons nommées ponts disulfure entre certains maillons de ces chaînes que sont les protéines :  il s'agit en réalité d'une réaction d'oxydation. 

Pour la seconde, que l'on observe par exemple quand on cuit longuement du pied de veau et qu'on le récupère de la gélatine dans une espèce de soupe pleine d'acides aminés et de peptides, les chaînes que sont les protéines se déplient, puis se dégradent en morceaux plus ou moins long  : ce sont ces petits  morceaux que l'on nomme peptides, ou acides aminés quand ce sont les morceaux élémentaire des chaînes de protéines. 

Pour les produits végétaux maintenant, la constitution est différente, car  ces tissus sont fait principalement d'eau et de composés de la famille des saccharide, disons les sucres. Il y  a soit les polysaccharides, de longues chaînes  comme l'amidon ou la cellulose,  et de petits sucres comme le saccharose ou encore plus petits, le glucose ou le fructose, par exemple. A la température de 100 degrés, qui est souvent atteinte en cuisine (en effet, même si l'on chauffe à plus de 100 degrés, la température à l'intérieur des ingrédients reste de 100 degrés  ou moins tant que l'ingrédient contient de l'eau), alors la principale réaction est une "hydrolyse", à nouveau la division de nos chaînes en petits morceaux. 

C'est ainsi que les carottes s'amollissent, par exemple. En effet, les carottes sont dures parce qu'elles sont faites de cellules qui sont entourées d'une paroi végétale, et cette paroi est faite de celluloses, des polysaccharides résistants. Les piliers de cellulose qui composent la paroi sont reliés par des sortes de cordes que sont les molécules de pectine. Or quand on cuit, les pectines sont dégradées par une réaction d'hydrolyse qui est plus particulièrement nommée "élimination bêta". 

 

Là, on a fait le tour des principales réactions... et puisque nous avons fait le tour, j'ai la conviction que si l'on parle de chimie dans le cursus des cuisiniers, c'est d'abord de ces trois réactions qu'il faut parler,  car je ne cesse de répéter que c'est une bonne pratique que de considérer l'essentiel avant l'accessoire, le gros avant le détail. Quelqu'un qui plongerait d'abord dans l'insignifiant serait nommé en alsacien Diffalaschiesser, ou chieur de rondelles mais surtout, intellectuellement, il ou elle ferait une faute intellectuelle. 

Cela dit, il faut quand même que la cuisine n'est  pas seulement une question de consistance, mais aussi de goût. Une viande qui brunit, c'est rien du point de vue des quantités, mais essentiel du point de vue du goût. 

Et c'est pour cette raison que j'ai  parlé du "diamant de la cuisine". Les brunissements, ce sont des tas de réactions bien plus complexes que les trois évoquées. Faut-il entrer dans ces détails, dans la formation des cuisiniers ?

Que faut-il aux enfants ?

 On sait que le psychologue Lazlo Polgar, ayant voulu explorer le "génie", a conduit sa fille Judit à devenir une extraordinaire championne d'échecs. Dans la même veine, Leopold Mozart a conduit son fils Wolfgang sur une voie où ce dernier a excellé. Et Marie Curie, réticente aux méthodes appliquées dans l'enseignement public, organisa pour ses filles et les enfants de ses amis universitaires une coopérative d'enseignement:  Irène Curie reçut un enseignement original, donné par ces universitaires, alliant une éducation de l'esprit pragmatique (des expériences, des visites, des spectacles, etc.) à une éducation du corps (gymnastique) : elle eut le prix Nobel de chimie en 1935. 

Que faut-il pour conduire les enfants vers les sciences ? Selon les exemples, précédents, ne pourrions-nous pas penser qu'il faut : 

- des adultes attentifs, qui créent un cadre intellectuel favorable : une boite de chimie, la visite de laboratoire où se déroulent des expériences spectaculaires, un livre tel que celui de Nikolai Piskounov (Calcul différentiel et intégral), etc.

- un Palais de la découverte : qui fait rayonner la flamme de la connaissance scientifique, une sorte de phare de la science dans le monde de la jeunesse

- des livres bien faits (on sait que Michael Faraday dut son basculement vers la "philosophie naturelle aux Conversations on chemistry de Jane Marcet) 

Il ne devrait pas exister un village sans une bibliothèque, sans un club de science, à l'école, ou au collège, ou au lycée !

Cuisinons des protéines

Alors que j'organisais un concours de cuisine note à note, des amis se sont inquiétés de l'usage des protéines... J'interprète qu'ils ne comprenaient pas bien ce dont il s'agissait. Oui, quand on n'est pas chimiste, il est légitime de s'interroger : des "protéines", c'est quoi ?
Le recours à l'expérience est quand même la meilleure des explications, et j'en propose plusieurs successives, ici.

La première consiste à cuire une viande, ou bien des pattes de poules, des pieds de veau ou de porc, dans l'eau pendant quelques heures, ce qui procure un bouillon qui gélifie en refroidissant. Si l on prend cette gelée et qu'on la sèche, alors on obtient une matière transparente et craquante... comme des feuilles de gélatine... Et, d'ailleurs, c'est ainsi que l'on produit la gélatine ;-). 

Si l'on regarde cette matière solide avec un microscope extraordinairement puissant, alors on voit un enchevêtrement de "fils" : ce sont des molécules de gélatine. Et la gélatine est une protéine, parce que si l'on y regarde d'encore plus près, on voit que ces fils sont des enchaînements de groupes d'atomes que les chimistes reconnaissent comme des parties de molécules qu'ils connaissent bien et qu'ils ont nommées des acides aminés. 

D'ailleurs, si l'on chauffe longtemps de la gélatine en milieu un peu acide (ajoutons du vinaigre blanc dans de l'eau où l'on chauffe la gélatine), alors les molécules de gélatine (les "fils") perdent de leurs morceaux élémentaires, et le liquide s'enrichit d'acides aminés. 

 

Une deuxième expérience, maintenant

Prenons un blanc d’œuf, ce liquide jaune et transparent, et laissons-le sécher à l'air libre : il ne pourrira pas parce qu'il est protégé par une... protéine nommée lysozyme, et, après un séchage de plusieurs jours, on obtiendra -à nouveau- une matière transparente et dure, cassante : ce sont les protéines du blanc d’œuf. 

D'ailleurs, le blanc d’œuf, qui pèse pas loin de 30 grammes, est fait de 90 pour cent d'eau (environ 27 grammes) et 10 % de protéines (3 grammes). Dans ce cas, il y a plusieurs protéines dans le résidu solide. A noter que, pour la gélatine en feuille ou le blanc d’œuf séché, on peut avoir des feuilles, mais aussi des poudres, ou des liquides. Pensons à des matières comme la farine ou le sucre en poudre, notamment. Et ajoutons que l'on peut retrouver des solutions en leur ajoutant de l'eau. 

 

Le problème de l'apparence étant réglé, considérons maintenant la question de l'usage

 Une première particularité des protéines, c'est qu'elles n'ont pas de goût quand elles sont pures. Et, d'ailleurs, elles n'ont pas de couleur non plus : dans le blanc d’œuf, la couleur est due à de petites quantités d'un composé coloré nommé riboflavine... qui est une vitamine (B2)... utilisée comme colorant alimentaire sous le numéro E101(i). Comme l'amidon, les protéines sont de longues molécules qui se dispersent dans l'eau et qui peuvent conduire à des gélifications, quand elles se lient. 

Par exemple quand on chauffe du blanc d’œuf, on obtient le blanc d' œuf cuit, gélifié ce qui signifie que l'eau présente ne coule plus, et c'est bien le cas quand on considère un blanc d’œuf cuit : le durcissement ne résulte pas de l'évaporation de l'eau, mais cette dernière est restée piégée dans une espèce de réseau, d'échafaudage formée par les protéines qui se sont liées. 

D'autres gélifications peuvent avoir lieu avec d'autres protéines. Par exemple avec de la gélatine dissoute dans l'eau et que l'on refroidit : cette gélification-là se fait à froid, non pas à chaud. Ou encore, dans les yaourts : les protéines du lait forment un gel quand des micro-organismes transforment le sucre du lait -le lactose- en acide lactique, qui acidifie le lait. 

Ou encore un autre type de gélification se produit lors de la fabrication des fromages, et cette fois ce n'est ni la chaleur ni l'acidification qui agissent mais plutôt des enzymes, c'est-à-dire des protéines qui sont actives même en toute petite quantité : il suffit de quelques gouttes de "présure" pour faire coaguler une grande quantité de lait. 

 

Mais prenons une perspective un peu plus historique à propos des transformations des protéines que l'on fait ou que l'on peut faire en cuisine

Quand on cuit de la viande, on provoque les protéines de la viande. De même pour le poisson et pour l'œuf. Là, on ne voit pas les protéines, qui ne sont pas extraite des ingrédients initiaux, mais le résultat résulte quand même de leurs modifications chimiques. Avec des protéines à l'état pur, on reproduit cela de façon bien plus contrôlée, et c'est en quelque sorte ce qu'ont appris les cuisinier quand ils font des flans par exemple, où les protéines de l' œuf provoquent la gélification de l'appareil, ou dans les aspics, quand les protéines extraites classiquement du pied de veau permettent la gélification. 

Cela dit, extraire la gélatine du pied de veau, et la purifier, cela s'apparente à extraire le sucre de la canne à sucre ou de la betterave : pourquoi le faire soi-même ? De même que nous n'allons plus arracher les plumes des canards, les tailler en pointe, faire bouillir de l'écorce d'arbre avec du fer rouillé pour faire nous-même notre encre, je vois mal pourquoi nous serions condamnés à revenir des décennies ou des siècles en arrière et pourquoi nous n'utiliserions pas directement des protéines que l'industrie a extraites à beaucoup plus grande échelle, beaucoup plus efficacement que nous, et certainement avec des degré de pureté que nous n'obtiendrions jamais dans nos cuisines. 

Bref, cuisinons des protéines !

Des auteurs de manuels de chimie

Finissant la relecture des épreuves de mon prochain livre intitulé Inventions culinaires, gastronomie moléculaire (éditions Odile Jacob),  j'observe un phénomène amusant : dans chaque chapitre, il y a une partie qui explique pourquoi j'ai donné le nom d'un chimiste particulier à une de mes inventions, et, quand j'embrasse la totalité de l'ouvrage, je me rends compte que beaucoup de ces grands anciens ont été les auteurs de livres de chimie ou les éditeurs de revue scientifique. 

Par exemple, Chaptal fut un des propagateurs de la théorie nouvelle de Lavoisier et ses livres avaient beaucoup de succès. Mais cela n'est qu'un exemple, et la quasi-totalité des chimistes que j'ai considérés avait fait de même : Würtz, Vauquelin, Quesnay... 

Il y a rétrospectivement de l'évidence  : à savoir que la rédaction d'un livre conduit à s'apesantir sur tous les mots, à y penser, à ruminer toute l'information que l'on donne et cela dès les premières rédactions du manuscrit jusque dans les dernières épreuves : amplement assez de temps pour bien discuter intérieurement toutes les notions dont on parle. 

Bien sûr, la rédaction des articles scientifiques nous met également dans cette position puisque tous les mots sont également comparés, analysés, mais la production d'un livre a l'avantage qu'elle regroupe, rassemble davantage, qu'elle brasse plus large, de sorte que l'esprit est mieux à même de chercher des correspondances. 

Aidons nos amis

Ne pas mettre nos jeunes amis en défaut, surtout ne pas les mettre en défaut. Les aider à faire mieux ! Rétrospectivement, je juge nombre de mes travaux de jeunesse bien naïfs, bien faibles, et je n'ai guère envie qu'on les exhibe ! Je pense moins à mes devoirs d'élève d'école, collège ou lycée qu'à mes mémoires d'élève ingénieur ou d'étudiant en DEA, et même ma thèse, voire, plus tard des articles que j'ai pu écrire me semblent très indignes : dans bien des cas, j'en voie maintenant les insuffisances, et je déplore d'avoir été si insuffisant. Bien sûr, nous passons tous par là et, d'ailleurs, c'est grâce à de plus anciens, souvent, que nous arrivons à améliorer ce qui risquerait d'être bien faible. Ou grâce à notre travail. Mais reste le fait que je trouve nombre de mes travaux anciens bien faibles, et je crois pouvoir supposer que cela vaut pour tous mes condisciples, à tous les âges de la formation, voire après ;-). Or la commémoration du bicentenaire de la naissance de Louis Pasteur m'a conduit à lire l'ensemble des publications de ce dernier, dès sa sortie de l'École normale supérieure : quelle était la qualité de ses productions ? J'observe d'abord qu'il était capable d'écrire de façon cohérente, de faire des synthèses... Mais, d'une part, ses textes n'étaient pas extraordinaires, si je compare à certains des étudiants qui me font l'honneur de venir étudier avec moi ; et, d'autre part, nous ne savons pas combien ses tuteurs l'ont aidé... car je n'oublie pas non plus que, jusqu'à une époque récente, les rapports, mémoires universitaires, et jusqu'aux manuscrits de thèse, faisaient toujours l'objet de correction extraordinairement serrées par les tuteurs, responsables, maîtres de stage, encadrants, professeurs, directeurs de laboratoire... Pasteur était encadré par Auguste Laurent, dans le laboratoire d'Antoine Balard, après sa sortie de l'École normale supérieure, mais il est honteux qu'il n'ait pas reconnu les apports de ce dernier... une fois qu'il avait publié un premier article un peu intéressant. Au point que Laurent a dû publier un article rectificatif dans les comptes rendus de l'Académie des sciences, pour bien dire quel avait été son apport. D'ailleurs, je me promets de comparer le texte de la thèse de Pasteur avec les publications qui ont suivi 1848, date à laquelle je ne doute pas que Laurent a dû se brouiller avec Pasteur, première querelle d'une longue série, pour un personnage (Pasteur) dont je n'aime pas l'arrivisme, même si je reconnais aujourd'hui : - l'extraordinaire (au sens littéral) activité - la capacité de synthèse. Inversement, je ne reproche certainement pas à Pasteur les erreurs qu'il a faites : l'hypothèse d'une chiralité universelle du vivant, ses théories sur la fermentation, ses idées sur l'origine de la vie, etc. Non, je lui reproche d'avoir gommé ces dernières, d'avoir réécrit son histoire, d'avoir créé sa statue, d'avoir toujours cherché à écraser les autres pour se dresser. Mais, en nous promettant d'éviter de tels comportements, il faut revenir à notre propos : puisque nos œuvres de jeunesse n'ont pas la maturité des œuvres plus avancées, je propose de ne pas les exhiber, et, surtout, je me propose d'aider mes jeunes amis à produire mieux, des œuvres dont ils ne rougiront pas plus tard. Et cela vaut pour les auteurs de manuscrits soumis à des revues scientifiques : le comité éditorial, les éditeurs, les rapporteurs doivent aider les auteurs à améliorer leurs manuscrits, afin qu'ils apparaissent finalement de "belle eau".

Les progrès de la chimie

J'essaie de discerner des bouleversements de la chimie et je vois successivement : - entre le premier et le 4e tome de parution de l'encyclopédie de Diderot, d'Alembert et leurs amis, la transformation de l'alchimie qui est devenu l'alchimie, science quantitative de statut identique à celui de la physique point, - puis, avec Lavoisier, (1) l'abandon de la théorie du logistique, (2) la réforme de la nomenclature, (3) l'introduction du formalis chimique en 1791 - à partir de 1860 l'idée de molécule et la théorie atomique, - au 19e siècle, le développement de la synthèse organique, fondée sur le développement de l'analyse chimique, qui commença notamment avec Lavoisier mais fut développée ensuite par Gay-Lussac ou Justus Liebig ; - dans les années 1970, l'apparition des calculateurs, - dans les années 1990, les ordinateurs et, notamment, les logiciels de calcul formel, - dans les années 1920 et suivantes, la mécanique quantique, puis la chimie quantique - à partir des années 2010, l'utilisation de calculateurs pour résoudre l'équation de schrödinger ; - à partir des années 2020, l'intelligence artificielle J'en oublie, mais quelle belle aventure !

Quand il y a des enzymes

À propos des fibres alimentaires, il y a la notion importante d'hydrolyse : par exemple, certaines fibres sont dites hydrolysable. Et là, il y a un point d'attention, car les hydrolyses sont des réactions qui peuvent se faire soit de façon chimique soit de façon enzymatique. C'est le même type de questions que l'on retrouve à propos des brunissements des aliments quand on les coupe : certains résultent de réactions d'oxydation et d'autres d'un processus oxydatif mais de nature enzymatique. Dans les deux cas, cela se fait dans des conditions très différentes, et, notamment, pour les processus enzymatiques, il faut évidemment qu'il y ait des enzymes, c'est-à-dire des molécules qui catalysent les réactions, c'est-à-dire les rendent possibles plus ou moins rapidement et même dans des cas où elles ne se feraient pas. Un bon exemple est l'hydrolyse enzymatique de la cellulose par les enzymes nommées cellulases : alors que l'hydrolyse de la cellulose se fait très difficilement dans l'eau même chaude (une chemise en coton n'est pas dégradée par un lavage à 100 °C), elle a lieu quand la cellulose est en présence des cellulases. Historiquement, cette question a été importante pour la chimie : le grand chimiste allemnd Emil Fischer a passé beaucoup de temps à chercher des méthodes de synthèse chimique des protéines alors que cette synthèse se fait facilement dans les organismes vivants.

La chimie : la plus belle des sciences (évidemment)

Je suis évidemment de très mauvaise foi, et j'en ai donné la preuve hier :  dans un discours que je faisais à l'Académie d'agriculture, de France, j'ai expliqué à mes amis, pourquoi la chimie est la plus belle des sciences : comme les autres sciences, elle se fonde sur l'expérimentation, dont les résultats s'imposent à toute autorité comme le disait justement Galilée, mais, contrairement aux autres sciences, qui ne reposent que sur l'algèbre,  elle repose sur l'emploi de deux formalisme : l'algèbre et aussi le formule le formalisme chimique, moléculaire initialement introduit par Lavoisier. 

Ce formalisme moléculaire (dirons-nous pour simplifier) est une représentation des objets que nous manipulons. 

Il n'y a donc pas un langage de la chimie comme cela a été dit parfois, mais au moins deux, de sorte qu'il y a un double émerveillement à voir la théorie "coller" si bien au  monde que nous étudions. 

Hochets de la vanité

Alors que je reçois une décoration, un ami me met en garde contre toute fierté ou vanité  qui m'empêcheraient d'accéder au paradis, ou qui me condamneraient à l'enfer, je ne sais plus. Mon ami est sincère, dans cette question,  et il y a lieu de lui répondre. 

En réalité, ma réponse est faite depuis longtemps ce que je suis le premier à parler de "hochets de la vanité", d'une part, et, d'autre part, à rappeler que les cimetières sont pleins de personnes "indispensables" dont la poitrine fut chargé de décoration. 

Mais surtout, il y a ce fait que je ne sais pas bien ce que pourrait être la fierté,  parce que je ne m'arrête pas pour regarder le passé et que, au contraire, je suis dans l'action, dans le futur, selon cette phrase merveilleuse selon laquelle il faut tendre avec effort vers l'infaillibilité pour prétendre. 

Dans l'action, dans la recherche de l'amélioration, il n'y a aucune place pour la gloriole. 

 

Surtout

 

Surtout, plus spécifiquement, il n'y a de place pour rien d'autre que la chimie. En réalité, je suis plus que "passionné"  par cette science : elle me constitue, conformément au dicton alsacien "je suis ce que je fais" ;  elle est en quelque sorte mon entièreté. b

Bien sûr, il y a des formes variées de la chimie et l'on pense évidemment à l'analyse ou à la synthèse, par exemple, mais aussi à la chimie organique, ou à la chimie inorganique, mais cela vient bien derrière mon idée de la chimie, qui s'apparente à celle de  Michael Faraday pour la "philosophie naturelle" : une sorte d'ascèse. 

Par exemple, pourquoi suis-je sans cesse à me préoccuper des mots ? Le grand Lavoisier a dit : les mots sont la pensée et on peut pas perfectionner la science sans perfectionner le langage et vice et versa. 

Pour revenir à la mise en garde de mon ami, j'ai déjà quitté depuis longtemps la possibilité d'un contentement et  je suis donc tout entier dans la construction, l'élaboration et il faut le dire, puisqu'il s'agit de cette merveilleuse science qu'est la chimie,  la découverte ! Oui, quelle découverte vais-je faire demain ? Voilà la seule question qui compte.

 

 

 

Ce sont des phénols, pas des polyphénols !

 
Militons pour plus de clarté terminologique.

Alors que notre workshop de gastronomie moléculaire et physique se termine, c'est l'occasion de revenir sur une discussion à propos du mot "polyphénol". 

Plusieurs ouvrages ont déjà dénoncé l'emploi un peu fautif de ce terme pour désigner les composés qui donnent de la couleur aux fruits et aux fleurs par exemple, ou pour désigner   d'autres composés du même type. 

Le monde, quand il est insuffisamment précis, parle de polyphénols, mais l'Union internationale de chimie pure et appliquée parle plus justement de phénols ou de composés phénoliques. Ce n'est pas la même chose ! 

 

La définition est claire : un phénol ou composé phénolique est un composé dont les molécules contiennent notamment un groupe de 6 atomes de carbone formant un cycle  hexagonal, avec au moins un groupe hydroxyle lié à un des atomes de carbone. Un groupe hydroxyle :  cela signifie un atome d'oxygène lié à un atome d'hydrogène. 

Quand il y a un seul groupe hydroxyle lié à un cycle hexagonal carbonée, alors le composé est un monophénol ;  quand il y en a deux, c'est à diphénol et ainsi de suite. 

Ces composés sont des oligophénols parce que le nombre de groupes hydroxyle est inférieur à 10 ou 20 environ.
Il y a la même terminologie que pour les peptides, qui sont des enchaînements de résidus d'acides aminé. À moins de 10 ou 20 résidus, on parle d'oligopeptide et au-delà de ce nombre, on parle plutôt de polypeptide. 

Bref, les anthocyanines, ces composés qui donnent de la couleur aux fruits aux fleurs, ne prends pas  des polyphénols mais plutôt des oligophénols. 

Les polyphénols sont plus rares. Il y a par exemple des lignines, ou des mélanoïdines... 

 

Bref, n'allongeons pas les terminologies pour paraître savant : la plupart du temps, il suffit de parler de phénols plutôt que de polyphénols.

Pas de double liaison dans les groupes aromatiques !

 Nous sommes bien d'accord que nous devons aider nos amis  à grandir. 

Quand nous sommes professeurs,  alors cette amabilité doit devenir une obligation absolue et c'est pour cette raison que j'ai contesté, lors du dernier workshop de gastronomie moléculaire, la présence de doubles liaisons dans les formules des composés aromatiques. 

Ces composés aromatiques ont dans leur molécule au minimum un groupe de 6 atomes de carbone liés entre eux par des liaisons d'un type spécial : non seulement il y a des liaisons simples, dites sigma, mais il y a aussi des électrons délocalisés, partagés en quelque sorte sur l'ensemble des atomes de carbone (c'est un peu différent de cela, mais ne compliquons pas pour commencer).

C'est ce partage d'électrons qui fait précisément l'aromaticité. Dans la représentation moléculaire de tels composés, il n'y a pas  de simples et de doubles liaisons alternées, et ce fut une découverte essentielle, dans l'histoire de la chimie, que de comprendre précisément qu'il n'y avait pas de simples et de doubles liaisons dans le benzème. 

De sorte que je ne peux m'empêcher de reprendre mes amis quand ils se laissent aller à afficher ses alternances de doubles et simples liaisons pour les composés aromatiques. 

Ainsi ne représentons pas  ceci : 

Mais plutôt ceci : 

Intelligente ardeur, ou ardente intelligence ?

Ce matin, alors que je décris la vie de Louis Joseph Gay-Lussac, j'évoque Nicolas Vauquelin, et j'indique le zèle dont il faisait preuve et qui lui valut l'amitié de Claude Geoffroy.

Mais j'hésite à parler d'ardente intelligence ou d'intelligente ardeur. 

On comprend bien que dans un cas, il y a d'abord de l'intelligence, tandis qu'il y a de l'ardeur dans le second. 

L'ardeur, je sais bien ce dont il s'agit mais l'intelligence ? Je suis de ceux qui considèrent que labor improbus omnia vincit,  un travail acharné vient à bout de tout ; je suis de ce qu'ils veulent encourager des étudiants à penser que leur intelligence résultera de leur travail et qu'il y a donc beaucoup d'espoir. Je suis de ceux qui aiment le labeur, même si le mot parait pesant. 

Inversement, je n'aime guère la mousse qui, en matière d'intelligence s'apparente plutôt à une écume (en bon français : une mousse faites d'impuretés). 

Bref, je suis de ce qui maintiennent que l'on est ce que l'on fait et que nos prétentions à l'intelligence n'ont guère d'intérêt. Je suis de ceux pour qui ce qui est intrinsèque est essentiel dans les activités, et ce qui est extrinsèque parfaitement secondaire, voire nul. 

Pour en revenir à Vauquelin, je ne sais pas s'il était un enfant intelligent, mais je sais qu'il eut l'intelligence d'être travailleur et, mieux encore, d'être intéressé par la chimie et par l'étude en général. 

N'ayant pas eu de formation initiale en latin, à une époque où cette langue s'imposait, Vauquelin l'apprenait, emportant avec lui les pages de mots qu'il apprenait par coeur tandis qu'il était chargé de diverses commissions, comme si nos actuels livreurs d'Amazon  délivraient leurs colis en lisant des livres de mécanique quantique. 

Vauquelin fit mentir les idées de classe,  et ce fils de petit paysan, par son intelligente ardeur, devint un des grands chimistes de son temps.

Les questions de dénominations en science

Intéressant de bien comprendre qu'Antoine Laurent de Lavoisier a non seulement changé le nom des objets qu'il étudiait, mais que, de ce fait, il s'est donné la possibilité d'introduire un formalisme qui prenait le relais des nouvelles dénominations, et les supprimait en quelque sorte. 

Avant Lavoisier, les chimistes nommaient les composés -surtout minéraux- avec des termes très poétiques, tels que vif-argent, sel d’yeux d’écrevisse, lune cornée, et cetera. 

Avec ses amis, Lavoisier voulut dire la présence des "éléments" dans les composés, et c'est ainsi qu'ils ont proposé de parler plutôt de chlorure de fer ou de sulfure de zinc. 

Au moins pour la partie minérale de la chimie puisque la partie organique n'est arrivée qu'après. 

Mais le changement était essentiel : il devint alors possible de se poser la question de savoir combien les composés contenaient des éléments dont ils étaient formés. 

Et c'est ainsi qu'il faut possible, ensuite, d'abréger le nom des éléments pour le remplacer par une ou deux lettres, des "symboles", assortis d'un nombre. 

C'était le début d'un formalisme qui n'était pas un formalisme algébrique  :  le formalisme chimique écrivant la structure des composés, et qui s'ajoutait au premier. 

La chimie est ainsi doublement formelle : 

- par la représentation de ses objets

- par les calculs inhérents à toute science de la  nature. 

Vive la chimie

Une journaliste intelligente, qui m'interroge à propos du prix Sonning que je vais recevoir bientôt, me demande pourquoi mes emails comportent cette mention "vive la chimie (cette science qui ne se confond pas avec ses applications) bien plus qu'hier et bien moins que demain". 

On pourrait avoir l'impression que si j'écris cela à l'attention de mes interlocuteurs, parce que je veux leur communiquer cette idée. C'est en partie vrai...

Mais c'est aussi une manière d'entretenir cette flamme précieuse que j'ai dans mon cœur. 

Oui, je fais de la chimie, du matin au soir, tous les jours de l'année sans relâche ;  j'aime beaucoup la chimie, passionnément la chimie, et c'est la raison pour laquelle je travaille ainsi. 

Mais il y a lieu de prendre un peu de temps pour savourer la chimie que nous faisons et avoir cette phrase devant les yeux, la "tendre" à mes amis, c'est d'avoir l'occasion d'en parler :  la preuve ! 

Des inconnus qui m'aborderaient sauraient que s'ils me parlent de chimie, ils ne seront pas rejetés et que, au contraire, je suis tout prêt à partager avec eux des moments de chimie. 

Qu'il s'agisse de la chimie science, de recherche scientifique ou qu'il s'agisse des résultats de la chimie, et il peut s'agir alors d'enseignement ou d'application. 

Dans la phrase qui se met automatiquement dans la signature de mes emails, je dis bien que la chimie ne se confond pas avec ses applications  :il y a de la chimie, d'une part, et des applications de la chimie, de l'autre. 

Ce n'est pas que je néglige les applications de la chimie, mais je veux dire simplement que ce n'est pas la même chose. Je veux aider mes amis à comprendre que ce n'est pas la même chose et notamment, que s'il n'y a pas de science (la chimie), il n'y aura que difficilement des applications. 

La science est si puissante que ses applications sont immédiates et nombreuses. Et ce ne sont pas aux chimistes à chercher les applications, mais à ceux qui s'intéressent aux applications. 

 

Il y a encore beaucoup plus, derrière cette phrase de ma signature automatique, mais ce serait trop long de développer dans un tel billet et je vous laisse imaginer ce qu'il peut y avoir derrière que je n'ai pas décrit.