WARBURG OTTO HEINRICH (1883-1970)

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Otto Warburg naquit en 1883 à Fribourg-en-Brisgau dans une famille d'intellectuels érudits. Son père, Emil, professeur de physique à l'université de Berlin, lui fit faire des études de chimie et l'incita à entreprendre des recherches sous la direction d'Emil Fischer. Il obtint aussi un doctorat de médecine et fut trois ans assistant à Heidelberg, dans le service de Ludolf von Krehl. Mobilisé durant la Première Guerre mondiale, il fut blessé sur le front russe. Il revint ensuite faire des recherches à Berlin, dans le laboratoire de thermodynamique de Walter Nernst, puis se consacra, à partir de 1920, à des travaux sur la photosynthèse dans l'institut dirigé par son père.

Dès 1918, il avait été nommé au Kaiser Wilhelm Institut für Biologie de Berlin-Dahlem. C'est dans ce grand institut, situé dans une banlieue verdoyante, très bien équipé, qu'il travaillera toute sa vie, entouré d'une pléiade de chercheurs dont beaucoup devaient devenir célèbres (Meyerhof, Lipman, Ochoa, Lohmann, Krebs, etc.) ; il en prendra la direction en 1951. Warburg était un expérimentateur hors pair. On lui doit notamment la mise au point d'un micromanomètre (le respiromètre) permettant de suivre en continu les échanges gazeux (respiratoires ou photosynthétiques) de tranches de tissus, de suspensions cellulaires ou de cultures bactériennes ; avec cet appareil, les intensités des échanges étaient mesurées volumétriquement, à pression et température constantes. Dans les années 1940-1980, des « appareils de Warburg » (portant des batteries d'une douzaine de manomètres fonctionnant simultanément dans un bain thermostaté) équipaient tous les laboratoires de biologie du monde. Seules les techniques polarographiques ont réussi à remplacer progressivement ces appareils à partir des années 1970. Warburg donna également une impulsion décisive à l'emploi des méthodes spectrophotométriques dans les études biochimiques sur la respiration ou la photosynthèse.

Les intuitions de Warburg, dans son travail expérimental, le menèrent, avec une grande économie de moyens, vers d'importantes découvertes : il démontra le métabolisme fermentaire des cellules cancéreuses en multipliant par vingt la concentration en bicarbonate du milieu ; il découvrit la cytochrome-oxydase en faisant passer la pression partielle du monoxyde de carbone de 5 à 95 p. 100 ; il révéla l'existence d'intermédiaires phosphorylés dans la glycolyse en augmentant simplement la concentration en phosphate du milieu. Otto H. Warburg était un pur chercheur : il enseigna très peu, fuyait les tâches administratives, recrutait ses collaborateurs sur leur seule habileté expérimentale. En 1964, au soir de sa vie, il formula son credo personnel : « [...] un chercheur doit avoir le courage de s'attaquer aux grands problèmes non résolus de son époque... »

Au Kaiser Wilhelm Institut, trois sujets de recherche étaient étudiés simultanément : a) les réactions photochimiques de la photosynthèse ; b) la nature chimique des enzymes impliqués dans les oxydations respiratoires ; c) le métabolisme des cellules cancéreuses. C'est par l'étude des oxydations respiratoires que Warburg conquit la gloire. Dans les années 1920-1925, il montra que certaines protéines hématiniques des cellules (c'est-à-dire des protéines ayant des structures et des propriétés spectrales proches de celles de l'hémoglobine du sang) étaient auto-oxydables en présence de dioxygène. Un composé particulier, l'Atmungsferment de la levure, découvert en 1924, contenant du fer et du cuivre, était capable de fixer soit du dioxygène, soit du monoxyde de carbone (CO), et, dans ce dernier cas, la respiration était totalement inhibée. La lumière dissociait le complexe formé avec le CO. Dès 1925, il s'avéra que le ferment autoxydable de Warburg avait des propriétés spectrales proches de celles des cytochromes transporteurs d'électrons qui venaient d'être découverts à Cambridge par David Keilin. En outre, le cyanure inhibait totalement la réaction du ferment avec l'oxygène : on sait aujourd'hui que l'Atmungsferment de Warburg correspondait à la cytochrome-oxydase (complexe a-a3) transportant vers l'oxygène les électrons de la chaîne respiratoire de la mitochondrie. Pour cette découverte majeure, Warburg reçut le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1931.

Warburg découvrit ensuite d'autres protéines respiratoires : les déshydrogéna [...]

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Écrit par :

  • : professeur honoraire de biologie cellulaire, université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

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Paul MAZLIAK, « WARBURG OTTO HEINRICH - (1883-1970) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/otto-heinrich-warburg/