La Biochimie

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Dr. Brice Payet

La Biochimie

La biochimie est une discipline qui étudie les réactions chimiques à l’origine du processus biologique d’un organisme. Le fonctionnement d’un organisme fut-il animal ou végétal est principalement dû à un ensemble de réactions chimiques donc la complexité a depuis quelques décennies fait l’objet de plusieurs interrogations. Dès lors, il a donc fallu procéder à l’étude des différents processus à l’origine de ces nombreuses réactions chimiques. Le processus à l’origine de la vie et de son entretien étant commun à tous les organismes vivants, cette discipline se donne pour objectif de comprendre comme cela fonctionne.

C’est ainsi qu’est donc née la biochimie dans les années 1900, cette discipline a ainsi évolué au fil des décennies. Grâce à de nombreux progrès techniques et technologiques enregistrés entre temps, elle a permis de solutionner bien des mystères qui entouraient le processus et le mécanisme au niveau des cellules d’un organisme. Cette discipline occupe aujourd’hui une place de choix dans de nombreuses activités quotidiennes.

Définition et présentation

La biochimie peut être définie comme étant une discipline fille de la chimie qui étudie les réactions biochimiques qui se déroulent au sein d’un organisme vivant (animal ou végétal) et en particulier au niveau des cellules que possède cet organisme. Le processus à l’origine de vie et de l’entretien des cellules d’un organisme pourront ainsi grâce à cette discipline être identifié et leurs mystères percés à jour.

Les processus chimiques et biologiques qui s’opèrent au niveau cellulaire sont très complexes bien qu’essentiels au maintien de vie et au développement de l’organisme. Ces processus sont ainsi contrôlés à travers des mécanismes bien précis (signalisation cellulaire, transfert d’énergie). Leurs modes de fonctionnement sont donc un processus d’une grande importance qu’il faut analyser et comprendre et c’est ce que la biochimie permet de faire.

L’étude du fonctionnement du métabolisme et des différentes réactions chimiques initiées il y a quelques décennies a ainsi permis de faire des avancées majeures dans la compréhension de ces processus. Connaissances qui ont eu pour effet de faire progresser de nombreux aspects de la médecine moderne du diagnostic des maladies au traitement de celle-ci en passant par la fabrication de médicament.

Histoire et origine

Carl Neuberg est considéré comme celui ayant popularisé le terme « biochimie »,dans années 1903 même si ce terme était déjà relativement employé en Europe. Elle tire ces plus lointaines origines des spéculations qui avaient cours sur l’air et son impact dans l’utilisation des aliments et surtout sur la nature de fermentation. En effet, dès le XVe siècle déjà, Léonard De Vinci comparait déjà la nutrition animale et la combustion.

Mais ce n’est que très longtemps après au tout début du XIXe siècle que des questionnements très pertinents furent formulés posant ainsi les jalons de cette discipline intéressante. La théorie de l’activité de la matière vivante provenant de l’idée selon laquelle la matière vivante vit et est animée par des réactions chimiques est plutôt ancienne avec des auteurs comme (Réaumur, Spallanzani et bien d’autres).

La synthèse de l’urée réalisée en 1828 par Friedrich Wöhler chimiste allemand sera marquera un tournant décisif. Ainsi Justus Von Liebig sera la vedette de cette nouvelle science de la biochimie qui permettra l’illustration de différentes réactions chimiques avec des auteurs comme Richard Willstätter (réaction enzymatique), Eduard Buchner (fermentation). Louis Pasteur, Antoine Béchamp, Wilhelm Kühne ainsi que de nombreux autres travailleront ainsi à résoudre les nombreux mystères qui entourent cette science.

Objectif de la biochimie

L’objectif principal de la biochimie au départ était de comprendre le fonctionnement du métabolisme d’un organisme, les causes, les conséquences, les mécanismes à l’origine de ces nombreuses réactions chimiques qui animent l’organisme. Même s’il a quelque peu évolué aujourd’hui l’objectif reste-le même, comprendre comment les biomolécules et leurs interactions génèrent des structures et des processus biologiques observés dans les cellules.

Pour mieux comprendre cet objectif, il faut peut-être revenir aux questions fondamentales qui ont meublé et qui encore aujourd’hui sont des sujets de recherches, il s’agit des questions suivantes :

–    Quelles sont les structures chimiques des molécules présentes dans un organisme vivant ? Quelles sont celles qu’un organisme vivant peut synthétiser et quelles sont celles qui doivent être puisées dans son environnement ?

–    Quelles sont les molécules et les réactions qui permettent à un organisme vivant d’exercer sa propriété essentielle d’autoreproduction ;

–    Quelles sont réactions chimiques qui permettent à la cellule vivante de synthétiser les molécules qui la constituent ? Comment s’effectue la régénération des molécules et d’où provient l’énergie chimique nécessaire à ces synthèses.

Ces quelques questions présentent parfaitement bien les objectifs de la biochimie tout en révélant les différents aspects qu’elle englobe (métabolisme, gène, structure).

Objet d’étude de la biochimie

Compte tenu du dynamisme de cette discipline, il est assez important de comprendre l’objet d’étude sur lequel elle porte. Elle a pour objet d’étude le fonctionnement du métabolisme de l’organisme vivant qu’il soit animal ou végétal. Le métabolisme en lui-même est un processus extrêmement complexe qui combine la mise en fonction de plusieurs mécanismes interdépendants.

Elle s’intéresse donc principalement aux processus biologiques qui permettent aux cellules d’animer l’organisme. Ainsi, la structure, le fonctionnement ainsi que les interactions des macromolécules biologiques qui sont présents dans l’organisme font partie intégrante de l’objet d’étude de la biochimie. Tous ces éléments permettent ainsi de remplir les fonctions biologiques essentielles au maintien, au développement et à la survie de l’organisme.

Chacun des éléments cités ici devra par conséquent faire l’objet d’une étude minutieuse afin d’aboutir à la compréhension des mécanismes permettant à l’organisme de bien fonctionner. Il faudra donc réaliser une analyse sérieuse du système de signalisation cellulaire permettant la communication entre cellules. La même analyse devra être faite pour comprendre le mécanisme permettant le transfert d’énergie intercellulaire au cours du processus biologique.

Cycle de Krebs

Rôle et importance de la biochimie

La biochimie a permis de comprendre le fonctionnement du métabolisme ou plus précisément de lever le mystère sur l’origine et le déroulement de certains mécanismes biologiques. Elle a donc pour rôle d’apporter des solutions pertinentes et adéquates à des problèmes importants comme l’incapacité pour certains organismes d’opérer des mécanismes biologiques permettant la synthèse de molécule dont il a besoin pour vivre.

Ainsi grâce aux nombreuses recherches effectuées depuis lors, il est désormais possible de pouvoir expliquer la genèse à l’origine du fonctionnement du métabolisme. Même si quelques zones d’ombre persistent, cette discipline a permis de réaliser des avancées notoires sur la compréhension des mécanismes permettant le déroulement et le fonctionnement du métabolisme.

La biochimie se révèle d’une grande importance dans la vie à travers son apport dans plusieurs de nos activités quotidiennes. En effet, les nombreuses découvertes et avancées accumulées au fil des années à contribuer à grandement améliorer notre mode et style de vie. Cette discipline à un champ d’application très vaste qui se traduit par une quasi-omniprésence dans des domaines aussi complexes que la médecine, l’environnement, l’alimentation et l’industrie chimique et pharmaceutique, etc.

Cette discipline est ainsi subdivisée en plusieurs autres qui permettent d’améliorer nos connaissances du fonctionnement des processus biologiques de l’organisme.

Branches et sous disciplines

La biochimie comme vous l’aurez surement remarqué est une science multidisciplinaire qui fait intervenir plusieurs spécialités dans son champ d’action. La simple décomposition de son nom suffit à révéler ce caractère complexe puisqu’elle est composée des mots biologie et chimie deux disciplines très importantes. Les réactions chimiques mettant en scène l’activité cellulaire qui se déroule dans un organisme vivant son étude nécessitent de faire appel à d’autres sciences.

Ainsi, cette discipline recouvre diverses branches donc l’apport est immense dans l’objectif de comprendre le fonctionnement de l’activité cellulaire d’un organisme vivant. On peut donc dire que l’étude des réactions chimiques in vivo fait appel à des branches de biochimie comme :

•    L’enzymologie qui étudie les enzymes ainsi que les réactions qu’elles catalysent ;

•    La bioénergétique qui étudie la production et les transferts d’énergies chimiques au sein d’un organisme vivant ;

•    La biologie structurale qui elle s’intéresse aux diverses relations existant entre les fonctions chimiques des molécules ainsi que leurs structures tridimensionnelles.

Pour ce qui est des sous-disciplines, force est de relever qu’elles sont également nombreuses et chacune en ce qui la concerne, participe à éclaircir un peu plus les mystères qui entourent les processus biologiques qui se déroule dans l’organisme vivant. On peut ainsi citer comme sous discipline :

–    La biochimie médicale et clinique ;

–    La biochimie génétique ou moléculaire ;

–    La biologie structurale ;

–    La biologie métabolique ;

–    La biologie fonctionnelle.

Découvertes majeures

Si la biochimie est un une science très importante c’est parce qu’elle a permis de lever le mystère sur de nombreuses questions fondamentales de la vie animale et végétale. Dans la foulée des nombreuses expériences qui ont été faites, nombreuses ont été les découvertes majeures qui ont permis de démystifier le fonctionnement des cellules sur le plan chimique.

Voici quelques découvertes importantes que cette discipline a permis de faire :

•    La découverte de la structure de l’ADN par James Watson et Francis Crick ;

•    La découverte de l’acétaminophène encore appelé Tylénol par Julius Axelrod ;

•    La découverte de l’insuline par Charles Best et Fredérick Banting ;

•    La découverte de la cyclosporine par Jean Borel, il s’agit d’une drogue antirejet utilisée en chirurgie lors de la greffe d’organe ;

•    Le Dr Michael Smith prix Nobel de la chimie en 1933 qui a fait des découvertes importantes dans le domaine du génie génétique qui permettent aujourd’hui la production et l’utilisation de protéines thérapeutiques ;

•    La découverte des prions qui constitue un nouveau principe biologique d’infectioncausant la maladie de vache folle par exemple par Stanley B. Prusiner ;

•    Ferid Murad, Louis J. Ignarro et Robert F. Furchgott ont fait une découverte qui a mené à l’élaboration d’inhibiteur de la 5’ phosphodiesterase (Viagra).

Domaines d’application de la biochimie

La biochimie a eu un très grand impact sur de nombreux domaines de la vie, les avancées et les résultats obtenus dans cette discipline ont permis des améliorations dans divers secteurs d’activités. Ces résultats trouvent donc leurs applications dans des domaines tels que la médecine où les nombreuses découvertes ont permis des avancées significatives dans la recherche des causes et des solutions à plusieurs maladies.

En diététique, les nutritionnistes utilisent ces résultats pour connaitre la composition des aliments (taux de matière grasse, rapport calorique, etc.) pour concevoir des régimes sains et équilibrés. Cela permet également de comprendre les causes et les effets des carences alimentaires.

Dans le secteur pharmaceutique, les résultats obtenus ont permis de synthétiser différents composés entrant dans la composition de plusieurs médicaments.

En agronomie, elle a permis de concevoir des engrais et des techniques agricoles adaptées aux types de sols et de cultures. L’élimination des parasites ou encore le stockage et la conservation des récoltes ont également bénéficié des découvertes faites en biochimie.

Dans l’industrie brassicole, la compréhension de la fermentation a permis de réaliser d’importante innovation en matière de conception de boissons, mais aussi en matière de conservation et de stockage de ceux-ci. Dans le secteur agro-industriel, elle a également permis de concevoir des produits de consommation très appréciés du grand public comme le chocolat, les biscuits et fourrés pour ne citer que ceux-là.

Débouchés de la biochimie

La biochimie est omniprésente dans nos vies tant elle intervient dans de nombreux secteurs d’activités du quotidien. Le biochimiste par définition est par conséquent promis à un très bel avenir vu qu’il peut dans des secteurs aussi divers que la médecine ou l’enseignement. Qu’il s’agit du privé comme du public, il pourra aisément trouver de quoi faire.

Il peut ainsi être affecté à des tâches diverses comme le contrôle qualité (pharmacie, agroalimentaire, etc.) ou encore le développement de test de diagnostic des maladies. Il peut également œuvrer dans la mise au point de test clinique, la conception et la fabrication des médicaments. Vous pourrez également travailler dans le secteur de l’environnement ou on pourra avoir de vous pour des opérations de pollution de sites ou de décontamination de lieux spécifiques.

Vous pouvez également avoir une brillante carrière dans l’enseignement tant privé que public, ainsi vous pourrez faire valoir vos connaissances et vos compétences dans l’enseignement secondaire dans des disciplines comme la biologie ou encore la chimie. Dans l’enseignement supérieur, vous pourrez également travailler dans différents établissements comme les facultés de science médicale ou de science où vous pourrez enseigner la biochimie. Vous pourrez également diriger des laboratoires de recherche médicale ou pharmaceutique, etc.

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