Passionné de physiologie, Léon Fredericq s’est laissé porté par sa curiosité et son talent. Parmi ses contributions principales, on compte la découverte de l’hémocyanine, deuxième transporteur d’oxygène utilisé par les êtres vivants. Mais aussi ses brillants travaux sur la circulation sanguine et la physiologie du cœur chez le chien.

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Quel est le point commun entre le poulpe et le chien ? Entre autres, les brillants travaux que Léon Fredericq leur a consacré. « « Il a fait preuve de génie dans de nombreux domaines avec un grand apport pour la physiologie expérimentale. Il n’avait pas d’étiquette de scientifique travaillant sur un seul thème », indique Vincent Geenen, professeur d’embryologie au centre de recherche du GIGA de l’Université de Liège. L’étude du poulpe s’est imposée à Léon Fredericq un peu par hasard. Ses diplômes de docteur en sciences naturelles, en médecine et en sciences physiologiques en poche, le jeune chercheur veut réaliser un projet qui le passionne : étudier la physiologie des invertébrés marins. C’est à la Station biologique de Roscoff, en Bretagne, alors qu’il s’attèle à déchiffrer la composition du sang du poulpe que celui-ci a choisi de lui révéler un de ses secrets.

Du sang oxygéné bleu

« En 1878, il écrit à ses parents « je rêve de poulpe, je mange du poulpe, je nourris mes poulpes, je vis poulpe » », relate Vincent Geenen, amusé. Son obsession pour le poulpe l’entraîne sur la piste d’une de ses contributions majeures dans le domaine de la physiologie. Alors qu’il dissèque un poulpe, il remarque que la couleur du sang qui sort de ses branchies est d’une autre couleur que celle du sang qui y entre, comme c’est le cas chez les mammifères pour le sang veineux et le sang oxygéné. « Il en déduit que le poulpe, cet invertébré sur lequel il travaille, présente le même genre de système que les vertébrés », explique Vincent Geenen. « Et il se met alors à chercher la substance qui capte l’oxygène dans le sang du poulpe». C’est ainsi que Léon Fredericq découvre l’hémocyanine. Contrairement aux mammifères, la couleur du sang oxygéné du poulpe n’est pas rouge mais bleue. En creusant un peu, Léon Fredericq s’aperçoit que cela est lié à la présence de cuivre au sein de l’hémocyanine, la métalloprotéine qui transporte l’oxygène dans le sang des poulpes. Chez les mammifères, c’est à l’hémoglobine, une métalloprotéine contenant du fer, que revient cette charge. En fonction qu’elle se lie à des atomes de fer ou de cuivre, la molécule d’oxygène donne donc au sang sa couleur rouge ou bleue. L’hémocyanine découverte ainsi est le deuxième transporteur d’oxygène le plus utilisé par les êtres vivants après l’hémoglobine. Cette protéine est notamment répandue chez un grand nombre d’arthropodes et de mollusques.

Chercheur à l’Université de Gand à l’époque, Léon Fredericq rédige un mémoire sur ses dernières découvertes (1), le présente à l’Académie des Sciences et rencontre l’admiration générale. Outre la mise au jour de l’hémocyanine, il montrait ainsi qu’au cours de l’évolution, des protéines avaient évolué en parallèle pour remplir les mêmes fonctions chez les vertébrés et les invertébrés, ici les transporteurs d’oxygène.

La méthode de circulation céphalique croisée

Un an après la découverte de l’hémocyanine et la renommée internationale de Léon Fredericq qui s’ensuivit, ce dernier rejoint l’Université de Liège. « Il a été choisi par Theodor Schwann lui-même pour reprendre sa Chaire de Physiologie », précise Vincent Geenen. Il s’intéresse à différents sujets tels que la régulation de la température et du métabolisme général, la composition saline des tissus en relation avec leur environnement, le réflexe du crabe – qui se coupe lui-même une patte pour se sauver dans certaines situations (autophagie) -, ou encore la coagulation du sang. « Concernant ce thème de recherche, il dira même que le mystère de la coagulation du sang l’intéresse plus que celui de la Sainte-Trinité », indique Vincent Geenen. Mais un autre domaine l’intéresse également et l’occupera particulièrement à Liège : la circulation vasculaire et la physiologie cardiaque.

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Source : Léon Fredericq, un pionnier de la physiologie (Sciences et Lettres, Liège, 1953)

Ses recherches dans ce domaine lui vaudront d’être reconnu comme un spécialiste en la matière. « Il a notamment mis au point une technique expérimentale de circulation croisée entre deux chiens afin d’éclaircir des questions concernant le contrôle de la respiration par des centres nerveux », poursuit Vincent Geenen. En simplifiant très fort, Léon Fredericq est parvenu a obtenir une circulation croisée entre deux chiens en coupant leurs carotides et en reliant les extrémités de ces dernières de sorte que la tête du chien A ne reçoive que du sang provenant du corps du chien B et vice-versa. Léon Fredericq écrit que « les animaux supportent parfaitement cette opération et ne présentent aucun trouble du mouvement respiratoire ni des battements du cœur. L’expérience pourra être prolongée d’autant plus longtemps que les canules de verre qui relient les artères seront plus larges et plus courtes, ce qui retarde la coagulation du sang dans leur intérieur ». La circulation céphalique croisée ainsi obtenue par Léon Fredericq lui permet de réaliser une expérience très importante sur la régulation des mouvements respiratoires. Il a en effet pu démontrer que l’on peut modifier le rythme et le type des mouvements respiratoires en agissant uniquement sur la composition du sang qui circule dans la tête d’un animal.

Un pionnier de la physiologie

Léon Fredericq se met ensuite à la chirurgie cardiaque chez le chien. « Il s’est plus particulièrement penché sur la mesure de la pression présente dans les différentes cavités cardiaques » (2), explique Vincent Geenen. « Il réalisait ses mesures dans chacune des cavités à l’aide d’un éléctrogramme, l’ancêtre de l’électrocardiogramme et a ainsi mis au jour les pressions intracardiaques ».

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La sonde cardiaque imaginée par Léon Fredericq

Grâce à ses travaux, nombreux, divers et brillants, Léon Fredericq a contribué à faire de la physiologie une science indépendante. Il en est l’un des pionniers. Son adage « Le doute est l’oreiller du savant » et son aversion pour le pessimisme, qu’il considérait comme une faiblesse humaine, l’ont certainement guidé vers sa destinée d’illustre scientifique de son époque.

Un texte rédigé par Audrey Binet


Références scientifiques

(1) « Sur l’hémocyanine, substance nouvelle du sang de poulpe. Comptes Rendus de l’Académie des Sciences de Paris, LXXXVII, p. 996, 1878 ».

(2) « Sur la physiologie du cœur chez le chien. Bulletin de l’Académie Royale de Belgique, 3e s.,XII, p. 661, 1886 ».

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Léon Fredericq (1851-1935)

Léon Fredericq est né à Gand en 1851, ville dans laquelle il fera toutes ses études. Il est proclamé docteur en médecine en 1875 puis docteur spécial en sciences physiologiques en 1878. L’année suivante, Theodor Schwann lui-même le choisit pour lui succéder à la Chaire de Physiologie de l’Université de Liège. Dès 1885, Léon Fredericq y construit un Institut de Physiologie (place Delcour) et fonde une école liégeoise de physiologie qui atteint bientôt un rayonnement international. Ainsi, en 1892, il organise à Liège et préside le 2ème Congrès international de physiologie. Ses centres d’intérêt débordent cependant largement le champ de la physiologie ou même la médecine. Léon Fredericq est en effet aussi un aquarelliste de talent et un amoureux de la nature qu’il découvre lors de nombreux voyages et de promenades qui sont autant de sources d’inspiration pour sa peinture. Il sera même à l’origine de la création (en 1924) de la Station scientifique des Hautes fagnes (au Mont Rigi), que l’Université exploite toujours aujourd’hui. Il décède à Liège en décembre 1935.

En hommage à son travail scientifique et ses talents de « manager » de recherches, la Fondation Léon Fredericq est créée en 1987 dans le but de « donner à l’intelligence et la créativité des jeunes chercheurs les moyens de servir la connaissance scientifique et le progrès médical ».

Consulter la liste des publications de Léon Fredericq sur ORBi (Open Repository and Bibliography).

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Vincent Geenen

Vincent Geenen est directeur de recherches au F.R.S.-FNRS de Belgique, professeur d'embryologie et d'histoire de la recherche biomédicale à l'Université de Liège, et chef de clinique d'endocrinologie au CHU de Liège. Il dirige le Centre d'Immunoendocrinologie installé depuis janvier 2012 à l'institut de recherche GIGA-R. Il est secrétaire du Fonds Léon Fredericq pour la recherche biomédicale au CHU de Liège et membre de la commission SVS-4 du F.R.S.-FNRS.

Depuis près de 30 ans, Vincent Geenen et son équipe travaillent sur le thymus, organe lymphoïde central du système immunitaire. Ses recherches ont permis de démontrer que le thymus exerce un rôle unique dans l'éducation du système immunitaire à reconnaître et à tolérer les fonctions neuroendocrines, et qu'un dysfonctionnement du thymus est impliqué dans le développement de l'auto-immunité sélective du diabète de type 1. Actuellement, le Centre d'Immunoendocrinologie met au point un nouveau type de vaccination négative/tolérogène contre le diabète de type 1.

Vincent Geenen a aussi été coordinateur du projet intégré FP6 Eurothymaide (2004-2008). Ce consortium de 20 laboratoires académiques et de 5 PME Biotech a travaillé au développement de nouvelles approches diagnostiques et thérapeutiques des maladies auto-immunes basées sur les nouvelles connaissances des mécanismes tolérogènes naturels du thymus.

Consulter la liste des publications de Vincent Geenen sur ORBi (Open Repository and Bibliography).

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