Linus Pauling
Linus Pauling était le plus grand chimiste du XXe siècle, et sans doute jamais. Il est l’un des fondateurs de la chimie quantique, de la biologie moléculaire et de la génétique moléculaire.
On lui doit plusieurs concepts scientifiques indispensables dont la théorie des liaisons de valence et l’électronégativité. Il a découvert la structure alpha-hélice des protéines et a découvert que la drépanocytose est une maladie moléculaire.
Plus tard dans sa carrière, il est devenu une figure plus controversée. Pendant un certain temps, le gouvernement américain le considérait comme un risque pour la sécurité. Dans ses dernières années, il a été qualifié de charlatan pour avoir défendu l’utilisation de fortes doses de vitamine C dans les traitements contre le cancer.
Au cours d’une vie extraordinaire et longue, Pauling a été l’unique récipiendaire de deux prix Nobel – une réalisation inégalée – le premier pour la chimie et le second pour la paix.
Débuts
Linus Carl Pauling est né le 28 février 1901 à Portland, Oregon, États-Unis. Il était le premier des trois enfants de la famille financièrement tendue d’Herman Henry William Pauling, un vendeur de produits pharmaceutiques, et de Lucy Isabelle Darling.
Dès son plus jeune âge, Linus aimait les mathématiques et découvrait comment le monde fonctionnait.
Son père s’est rendu compte que Linus était exceptionnellement doué. Ne sachant pas comment aider son fils, il a envoyé une lettre au journal The Oregonian, lui demandant conseil. Malheureusement, ce fut l’un de ses derniers actes. Peu de temps après avoir écrit la lettre, Herman Pauling mourut d’un ulcère perforé. C’était en juin 1910 et Linus avait neuf ans.
Après la mort de son père, la mère de Linus a payé les factures en accueillant des pensionnaires.
Un chimiste juvénile
Linus s’est consacré à la science contre la volonté de sa mère – elle pensait qu’une éducation universitaire était une perte de temps. Linus s’entendait plutôt mal avec sa mère et se réfugia dans les livres. La vie de famille était supportable pour lui car il s’entendait bien avec ses deux sœurs cadettes, Pauline et Lucille.
Son ami de lycée Lloyd Jeffress avait un kit de chimie à la maison. Lloyd a montré à Linus quelques réactions chimiques. L’ajout d’une goutte d’acide sulfurique à un mélange de chlorate de potassium et de sucre pour produire de l’eau et du carbone a impressionné Linus. Il a commencé à se concentrer sur la chimie et a construit son propre laboratoire dans le sous-sol de sa maison.
À l’âge de 15 ans, Linus avait les crédits scolaires dont il avait besoin pour s’inscrire à l’Oregon State Agricultural College à Corvallis (aujourd’hui Oregon State University).
Malheureusement, son lycée – Washington High School, Portland – a refusé de lui décerner son diplôme d’études secondaires parce qu’il avait encore besoin de deux crédits d’éducation civique. Néanmoins, Linus a quitté l’école, proposant de passer les examens au collège, mais son lycée a dit non à cela.
L’école lui décerne son diplôme avec 47 ans de retard, en 1963, après avoir appris que leur ancien élève avait remporté le Prix Nobel de la paix.
Collège à 16 ans, Instructeur de collège à 18
Pauling devait payer son propre chemin à travers l’université. Après avoir quitté l’école, il a travaillé dur dans une variété d’emplois, notamment un livreur de lait et un ouvrier de chantier naval. Sa mère l’a aidé à trouver un emploi d’apprenti machiniste, qui payait un bon salaire. Elle espérait que cela le tenterait d’abandonner ses projets d’université.
Il a démissionné de son apprentissage quand, en octobre 1917, à l’âge de 16 ans, il a déménagé à Corvallis pour commencer un diplôme d’ingénieur en chimie.
Pauling était un jeune homme plutôt sérieux, sans cesse préoccupé par l’argent. Bien qu’il n’ait jamais été activement antisocial, il a surtout évité la vie sociale du collège.
Il a occupé divers emplois pendant deux ans à l’université. Il a ensuite dit à ses professeurs qu’il devait retourner à Portland et trouver un emploi pour subvenir aux besoins de sa mère malade. Ses professeurs voulaient qu’il complète son diplôme: ils l’avaient identifié comme un élève extraordinairement doué.
Le collège a fait de Pauling un instructeur adjoint de chimie. Âgé de seulement 18 ans, il pouvait désormais subvenir aux besoins financiers de sa mère et poursuivre ses études. Mais c’était un travail très dur. Son travail d’enseignement nécessitait environ 40 heures de contact par semaine avec les étudiants.
La mère de Pauling est décédée en 1919, peu de temps après que Pauling a commencé à travailler comme instructeur au collège.
« Quand j’étais un garçon de 18 ans, je me suis intéressé à la question de savoir pourquoi les atomes sont-ils tenus à une certaine distance les uns des autres. À quelle distance sont-ils quand ils sont liés ensemble et qu’est-ce qui les tient à cette distance? Quelle est la liaison chimique entre les atomes? Quelles sont les structures des molécules ? Ils commençaient tout juste à être déterminés. »
Physical Chemistry and Graduate School
Au cours de ses deux dernières années au collège, Pauling s’est consacré à la chimie physique, en particulier au domaine de la liaison chimique. Il voulait comprendre comment les électrons s’organisent autour des noyaux afin que l’attraction mutuelle globale permette aux atomes de former des molécules stables.
« M. Pauling possède l’un des meilleurs esprits que j’ai jamais observés chez une personne de son âge, et à bien des égards, il est supérieur à ses instructeurs. »
Après avoir obtenu son diplôme en génie chimique, en 1922, Pauling a déménagé vers le sud pour suivre des études supérieures au California Institute of Technology (Caltech). À Caltech, il a utilisé la diffraction des rayons X pour étudier la structure des cristaux. Il est diplômé en 1925 summa cum laude (la plus haute distinction) avec un doctorat en chimie physique.
Tournée européenne – À la rencontre des Grands coups de la Mécanique quantique
Une Bourse Guggenheim a permis à Pauling de voyager en Europe pendant deux ans. Là, il s’est plongé dans la mécanique quantique, utilisant les mathématiques pour comprendre le comportement des électrons dans les atomes.
Pendant sa tournée, il a travaillé avec certains des plus grands noms de la mécanique quantique, notamment Niels Bohr, Erwin Schrödinger et Arnold Sommerfeld. Il a passé un an en Allemagne, au cours duquel il a parfaitement maîtrisé la langue. Il retourne à Caltech en 1927, à l’âge de 26 ans, pour commencer à travailler comme professeur adjoint de chimie.
Les contributions de Linus Pauling à la science
Linus Pauling a fait des percées très significatives dans un éventail remarquablement large de domaines scientifiques. En cela, il a été aidé par cinq qualités personnelles:
- des réserves d’énergie et d’enthousiasme presque illimitées
- une immense capacité de travail
- une intelligence extrêmement élevée
- une soif inextinguible de nouvelles découvertes
- une lourdeur à l’ancienne
Il a fait accepter la plupart de ses nouvelles idées relativement rapidement par un public généralement sceptique en raison de deux autres qualités. Il était:
- un communicateur brillant
- un auto-publicitaire et un vendeur inhabituellement qualifié
Liaison chimique – un fondateur de la chimie quantique
Les orbitales d’électrons dans un atome de carbone central s’hybrident pour produire les orbitales forme tétraédrique du méthane.
Les physiciens avaient fait un travail fantastique pour comprendre les systèmes quantiques d’un noyau et d’un électron.
En Europe, à la fin des années 1920, Pauling a commencé à utiliser la mécanique quantique – en particulier l’équation d’onde de Shrödinger – pour comprendre des systèmes plus complexes composés de plusieurs noyaux et de plusieurs électrons, c’est-à-dire des composés chimiques.
Pauling a conçu la théorie des liaisons de valence et a donné à la chimie ses concepts désormais quotidiens d’électronégativité, d’hybridation orbitale et de résonance. Ces concepts sont cruciaux dans l’enseignement et la compréhension de la façon dont les composés chimiques se forment et se comportent.
À la fin des années 1920, Pauling a publié un flux d’articles montrant des progrès remarquables dans la compréhension de la structure et de la liaison dans les solides cristallins. Lawrence Bragg a lu ces journaux et était moins heureux. Bragg, co-lauréat du prix Nobel de physique de 1915 pour ses travaux sur la diffraction des rayons X et les structures cristallines, était en fait furieux. Il croyait que certaines des idées de Pauling étaient des idées qu’il avait précédemment publiées selon lesquelles Pauling s’était habillé pour ressembler à la sienne.
Au début des années 1930, Pauling a pu montrer que la chimie quantique pouvait faire plus que produire des résultats conformes aux expériences. Il l’a utilisé pour prédire correctement les propriétés des molécules et leurs structures. En 1931, Caltech le promut professeur titulaire de chimie.
hexafluorure de xénon – prévu pour exister par Pauling en 1933, fabriqué pour la première fois dans les années 1960. Image par CCoil.
Sur la base de son échelle d’électronégativité, Pauling a fait la prédiction inattendue que le xénon de gaz noble pourrait former des composés. Il a fallu trois décennies avant que les expérimentateurs puissent montrer que la prédiction de Pauling était correcte.
En 1939, Pauling a publié le livre de chimie le plus important du XXe siècle, The Nature of the Chemical Bond. Avec sa publication, il est devenu le plus grand chimiste du XXe siècle.
En 1954, Pauling fut l’unique récipiendaire du Prix Nobel de chimie, » pour ses recherches sur la nature de la liaison chimique et son application à l’élucidation de la structure des substances complexes. »
Pauling n’avait aucun intérêt pour les implications philosophiques de la théorie quantique qui fascinaient Niels Bohr, Albert Einstein et de nombreux autres physiciens européens. Il a adopté une vision beaucoup plus pratique: cela fonctionne, cela nous aide à comprendre la chimie, alors nous l’utilisons.
« La plupart des découvertes scientifiques, faites par une personne disons, auraient été faites très rapidement par quelqu’un d’autre si cette personne n’avait pas existé. Et pourtant, il me semble que j’ai introduit dans mon travail sur la liaison chimique une façon de penser qui n’aurait peut-être pas été introduite par quelqu’un d’autre, du moins pas pendant un bon moment. Je suppose que le complexe d’idées que j’ai créé dans la période autour de 1928 à 1933 – 1931 était probablement mon article le plus important – a eu le plus grand impact sur la chimie. »
Projet Manhattan ? Non
Beaucoup des plus grands scientifiques américains ont participé au projet Manhattan, l’effort allié pendant la Seconde Guerre mondiale pour construire la première arme nucléaire au monde. Une omission flagrante de l’appel nominal était Linus Pauling.
Le responsable scientifique du projet, Robert Oppenheimer, voulait que Pauling, l’homme qu’il considérait comme le plus grand chimiste américain, dirige la section de chimie du projet. Pauling a refusé, disant qu’il ne voulait pas perturber sa vie de famille en s’éloignant de Caltech. Le fait qu’Oppenheimer ait déjà essayé de commencer une liaison avec la femme de Pauling peut aussi avoir quelque chose à voir avec la rebuffade!
Malgré son refus de travailler pour Oppenheimer, Pauling ne s’est pas caché de l’effort de guerre. Il a travaillé sur un certain nombre de projets importants, notamment l’invention d’un compteur d’oxygène pour surveiller la qualité de l’air dans les avions et les sous-marins, le développement d’obus d’artillerie perforants, la formulation de carburant de fusée et le développement de plasma sanguin artificiel.
En 1948, le président Harry Truman lui décerne la Médaille présidentielle pour le Mérite pour son travail de guerre.
Découverte de l’Hélice protéique – Fondatrice de la Biologie moléculaire
Allongé dans son lit un jour de 1948, ennuyé et guéri d’une maladie, Pauling a commencé à penser aux protéines. Pour passer le temps, il a commencé à dessiner des atomes et des liaisons chimiques sur du papier. Il a ensuite commencé à plier le papier pour faire correspondre les liaisons hydrogène avec les atomes. Comme il l’a fait, la forme d’une hélice a émergé. Pauling était tombé sur la vérité sur l’un des grands mystères de la vie. Il a ensuite utilisé la diffraction des rayons X pour confirmer le message de son origami chimique: les protéines, les molécules de base de la vie, existent sous forme d’hélices: l’hélice alpha qu’il a découverte est une grande variété d’hélice protéique.
Les molécules de protéines existent sous forme d’hélices.
La découverte de Pauling a ouvert la voie à la découverte de la structure à double hélice de l’ADN en 1953 par les efforts combinés de Francis Crick, Rosalind Franklin, James Watson et Maurice Wilkins. Pauling était leur seul concurrent sérieux dans la course, mais il croyait à tort que l’ADN était une triple hélice.
Selon Francis Crick, Linus Pauling:
« doit être considéré comme le père de la biologie moléculaire”
Et de James Watson:
« Il n’y avait personne comme Linus dans le monde entier. La combinaison de son esprit prodigieux et de son sourire contagieux était imbattable. »
Drépanocytose – Fondateur de la génétique moléculaire
L’anémie falciforme est une maladie génétique affectant certaines personnes de certaines régions d’Afrique et d’Inde ou avec des ancêtres de ces régions. Afin d’améliorer la résistance au paludisme, les globules rouges des personnes touchées ont subi un changement génétique pour produire une forme différente – la drépanocytose – comme le montre l’image ci-dessous.
L’inconvénient du changement est que les drépanocytaires transportent moins d’oxygène, ce qui entraîne une anémie falciforme.
En novembre 1949, Pauling et ses collègues étudiants diplômés ont découvert que l’anémie falciforme est causée par une protéine anormale. La charge électrique sur l’hémoglobine des personnes atteintes est différente de celle des personnes en bonne santé. Les personnes atteintes ont un mélange de globules rouges normaux et de drépanocycles.
De plus, Pauling et ses étudiants ont prouvé que l’hérédité mendélienne fonctionne réellement au niveau des propriétés d’une molécule protéique, pas seulement si la protéine est présente ou non. Ce faisant, ils ont établi une nouvelle discipline scientifique extrêmement importante: la génétique moléculaire.
La politique et le Prix Nobel de la paix
Une brosse avec la mort
Les opinions politiques de Pauling ont commencé comme républicaines et ont fini par être de gauche. L’un des acteurs clés de ce changement était Thomas Addis, un éminent médecin spécialisé en néphrologie.
En 1940, Pauling tomba dangereusement malade d’une néphrite glomérulo, une maladie rénale considérée comme fatale dans les années 1940. Addis traita Pauling pendant plusieurs années, dont une grande partie consistait à réguler l’alimentation et la nutrition de son patient. Pauling, toujours à la recherche de phénomènes intéressants, a noté les liens forts entre nutrition, maladie et santé.
Pauling a survécu. Il croyait devoir sa vie au travail dévoué de médecin d’Addis. Addis, cependant, était communiste. Le gouvernement l’avait déclaré comme un risque pour la sécurité, ce qui lui rendait parfois la vie difficile. Ce Pauling en détresse.
Sympathie pour les Japonais en Amérique
Pauling était également affligé par d’autres événements qu’il considérait comme injustes dans les années 1940, tels que l’internement d’Américains d’ascendance japonaise pendant la Seconde Guerre mondiale. Pendant la guerre, lui et sa femme ont embauché un jardinier dont les parents étaient japonais. Quelqu’un en a assez ressenti cela pour peindre des slogans anti-japonais sur le garage des Paulings et les menacer anonymement par téléphone.
Bien que très craintif, le couple n’a pas reculé: leur jardinier n’est parti que lorsqu’il a été convoqué pour rejoindre l’armée américaine.
Le Prix Nobel de la paix
Pauling croyait que toute guerre était irrationnelle, en particulier la guerre nucléaire.
Dans les années 1950, pendant la guerre froide, Pauling était de plus en plus publiquement dans son soutien aux causes antigouvernementales. Le résultat de cela a été que Pauling a fini par faire face à des restrictions de voyage.
En 1957, il a contribué à rassembler une pétition pour interdire les essais d’armes nucléaires: elle a été signée par plus de 11 000 scientifiques de 50 pays. Plus tard, les États-Unis, le Royaume-Uni et l’Union soviétique ont accepté une interdiction partielle des essais nucléaires, principalement à la suite de la pétition.
Pauling a reçu le Prix Nobel de la paix en 1962. Le comité Nobel a noté qu’il avait :
« campaigned fait campagne sans cesse, non seulement contre les essais d’armes nucléaires, non seulement contre la propagation de ces armements, non seulement contre leur utilisation même, mais contre toute guerre comme moyen de résoudre les conflits internationaux. »
Pauling a été attaqué sans pitié dans un certain nombre de publications pour ses opinions. Le New York Times était moins enthousiaste, commentant dans un éditorial:
« Le professeur Pauling a été un agitateur persistant et efficace dans sa lutte pour la paix internationale et contre les essais atmosphériques d’armes nucléaires. Il n’a pas toujours été sage dans son choix de tactique et il a parfois été imprudent. »
Pauling a souvent été accusé d’être un sympathisant communiste ou soviétique, mais il était en fait trop libre pour soutenir une forme de gouvernement totalitaire. Il est probablement juste de dire, cependant, qu’il aurait choisi de sacrifier les libertés occidentales si une guerre nucléaire était le prix de leur défense.
Bien que Pauling n’ait jamais mêlé la politique à ses cours à Caltech, ses déclarations politiques sur des questions telles que « interdire la bombe » ont fini par causer tant de tensions avec les administrateurs de Caltech qu’en 1964, à l’âge de 63 ans, Pauling a quitté Caltech pour travailler au Center for Study of Democratic Institutions à Santa Barbara.
Retour à la chimie et à la Guérison du cancer avec de la vitamine C
De 1967 à 1969, Pauling a été professeur de chimie à l’Université de Californie à San Diego.
Entre 1969 et 1974, il a été professeur de chimie à l’Université de Stanford.
Depuis sa mort dans les années 1940, Pauling s’intéressait de plus en plus à la relation entre nutrition et santé. En 1970, il a publié un best-seller, La vitamine C et le rhume.
En 1973, il fonde le Linus Pauling Institute of Science and Medicine à Menlo Park, en Californie. L’objectif principal de son travail était de rechercher les avantages pour la santé de fortes doses de vitamine C, en particulier dans le traitement de l’athérosclérose, des maladies cardiaques et du cancer.
Il a organisé des traitements impliquant de très fortes doses de vitamine C pour les patients atteints de cancer. Lui et son équipe ont obtenu des résultats positifs.
Les résultats ont été réfutés par des chercheurs de la clinique Mayo, qui ont déclaré qu’ils ne pouvaient pas les reproduire.
La réfutation de la Mayo Clinic a ensuite été réfutée par Pauling, qui a déclaré que la Mayo Clinic n’avait pas suivi le même régime de dosage de vitamine C qu’il avait utilisé, et qu’ils avaient mis fin au dosage de vitamine C après moins de trois mois, plutôt que de l’utiliser comme traitement à long terme.
Les allégations de vitamine C de Pauling restent controversées et ne sont utilisées dans aucun traitement standard du cancer.
L’Institut Linus Pauling existe toujours, recherchant les liens entre nutrition et santé. Il est maintenant basé à l’Alma Mater de Pauling, à l’Université d’État de l’Oregon.
Quelques détails personnels et la fin
Pauling a rencontré sa future épouse Ava Helen Miller lors de sa dernière année de collège en Oregon. Elle était étudiante dans l’un des cours de chimie qu’il enseignait.
Ils se sont mariés en 1923 alors qu’il avait 22 ans. Trois de leurs quatre enfants ont poursuivi une carrière scientifique: Linus Jr. est devenu psychiatre; Peter un cristallographe; Edward un biologiste. Leur fille Linda a épousé le géologue Barclay Kamb. Les enfants de Linus et d’Ava leur ont donné 15 petits-enfants.
Ava a encouragé les incursions de Pauling dans la politique. Il a dit qu’elle aurait dû partager son prix Nobel de la paix.
Linus Pauling est décédé d’un cancer de la prostate le 19 août 1994 à Big Sur, en Californie. Il avait 93 ans. Ses cendres et celles de sa femme ont été enterrées au cimetière des pionniers d’Oswego, à Lake Oswego, en Oregon, en 2005.
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"Linus Pauling." Famous Scientists. famousscientists.org. 10 Jun. 2016. Web. <www.famousscientists.org/linus-pauling/>.
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Pour en savoir plus
Anthony Serafini
Linus Pauling Un Homme et sa Science
Paragon House, 1989
John Horgan
Obstinément en avance sur son Temps
Scientific American 266, 36 – 40, 1993
Thomas Hager
Force de la Nature: La vie de Linus Pauling
Simon &Schuster, 1995
Bruno J. Strasser
Les « Maladies moléculaires” de Linus Pauling : Entre histoire et mémoire
American Journal of Medical Genetics (Semin. Med. Genet.) 115:83-93, 2002
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