3.1 : Génération spontanée

Objectifs d'apprentissage

• Expliquez la théorie de la génération spontanée et pourquoi les gens l'ont autrefois acceptée comme explication de l'existence de certains types d'organismes
• Expliquez comment certaines personnes (van Helmont, Redi, Needham, Spallanzani et Pasteur) ont essayé de prouver ou de réfuter la génération spontanée

Orientation clinique : 1ère partie

Barbara est une étudiante de 19 ans qui vit dans le dortoir. En janvier, elle a souffert d'un mal de gorge, de maux de tête, d'une légère fièvre, de frissons et d'une toux violente mais improductive (c'est-à-dire sans mucus). Pour traiter ces symptômes, Barbara a commencé à prendre un médicament contre le rhume en vente libre, qui ne semblait pas fonctionner. En fait, au cours des jours qui ont suivi, alors que certains des symptômes de Barbara ont commencé à disparaître, sa toux et sa fièvre ont persisté, et elle s'est sentie très fatiguée et faible.

Exercice\(\PageIndex{1}\)

Quels types de maladies respiratoires peuvent être responsables ?

Les humains se demandent depuis des millénaires : d'où vient la nouvelle vie ? La religion, la philosophie et la science ont toutes été confrontées à cette question. L'une des plus anciennes explications était la théorie de la génération spontanée, qui remonte aux anciens Grecs et a été largement acceptée tout au long du Moyen Âge.

La théorie de la génération spontanée

Le philosophe grec Aristote (384-322 av. J.-C.) a été l'un des premiers chercheurs connus à articuler la théorie de la génération spontanée, l'idée selon laquelle la vie peut naître de la matière non vivante. Aristote a proposé que la vie découlait d'une matière non vivante si cette matière contenait du pneuma (« chaleur vitale »). À titre de preuve, il a noté plusieurs cas d'apparition d'animaux provenant d'environnements auparavant dépourvus de tels animaux, tels que l'apparition apparemment soudaine de poissons dans une nouvelle flaque d'eau. ¹

Cette théorie a persisté jusqu'au XVIIe ^siècle, lorsque les scientifiques ont entrepris des expériences supplémentaires pour la soutenir ou la réfuter. À cette époque, les partisans de la théorie ont cité la façon dont les grenouilles semblent simplement apparaître le long des rives boueuses du Nil en Égypte lors des inondations annuelles. D'autres ont observé que des souris apparaissaient simplement parmi les céréales entreposées dans des étables aux toits de chaume. Lorsque le toit a coulé et que le grain s'est moulé, des souris sont apparues. Jan Baptista van Helmont, un scientifique flamand du XVIIe ^siècle, a suggéré que les souris pouvaient provenir de chiffons et de grains de blé laissés dans un récipient ouvert pendant 3 semaines. En réalité, ces habitats offraient des sources de nourriture et un abri idéaux pour l'épanouissement des populations de souris.

Cependant, l'un des contemporains de van Helmont, le médecin italien Francesco Redi (1626-1697), a réalisé une expérience en 1668 qui a été l'une des premières à réfuter l'idée selon laquelle les asticots (les larves de mouches) se produisent spontanément sur de la viande laissée à l'air libre. Il a prédit qu'empêcher les mouches d'entrer en contact direct avec la viande empêcherait également l'apparition d'asticots. Redi a laissé de la viande dans chacun des six contenants (Figure\(\PageIndex{1}\)). Deux étaient à ciel ouvert, deux étaient recouverts de gaze et deux étaient hermétiquement fermés. Son hypothèse a été confirmée lorsque des asticots se sont développés dans les bocaux découverts, mais aucun asticot n'est apparu dans les bocaux recouverts de gaze ou hermétiquement fermés. Il a conclu que les asticots ne pouvaient se former que lorsque les mouches étaient autorisées à pondre des œufs dans la viande et que les asticots étaient la progéniture de mouches et non le produit d'une génération spontanée.

Figure\(\PageIndex{1}\) : La configuration expérimentale de Francesco Redi se composait d'un récipient ouvert, d'un récipient fermé par un bouchon en liège et d'un récipient recouvert d'un filet laissant entrer l'air mais pas les mouches. Les asticots n'apparaissaient que sur la viande dans le contenant ouvert. Cependant, des asticots ont également été trouvés sur la gaze du contenant recouvert de gaze.

En 1745, John Needham (1713-1781) a publié un rapport sur ses propres expériences, dans lequel il a brièvement fait bouillir du bouillon infusé de matières végétales ou animales, dans l'espoir de tuer tous les microbes préexistants. ² Il a ensuite scellé les flacons. Après quelques jours, Needham a remarqué que le bouillon était devenu trouble et qu'une seule goutte contenait de nombreuses créatures microscopiques. Il a fait valoir que les nouveaux microbes devaient être apparus spontanément. En réalité, il n'a probablement pas fait bouillir le bouillon suffisamment pour tuer tous les microbes préexistants.

Lazzaro Spallanzani (1729-1799) n'était toutefois pas d'accord avec les conclusions de Needham et a réalisé des centaines d'expériences soigneusement exécutées en utilisant du bouillon chauffé. ³ Comme dans l'expérience de Needham, le bouillon dans des bocaux scellés et des bocaux non scellés était infusé de matières végétales et animales. Les résultats de Spallanzani contredisent les résultats de Needham : les flacons chauffés mais scellés sont restés limpides, sans aucun signe de croissance spontanée, à moins que les flacons ne soient ensuite ouverts à l'air. Cela suggère que des microbes ont été introduits dans ces flacons par l'air. En réponse aux découvertes de Spallanzani, Needham a soutenu que la vie provient d'une « force vitale » qui a été détruite pendant l'ébullition prolongée de Spallanzani. Toute fermeture ultérieure des flacons empêchait alors l'entrée d'une nouvelle force vitale et provoquait une génération spontanée (Figure\(\PageIndex{2}\)).

Figure\(\PageIndex{2}\) : (a) Francesco Redi, qui a démontré que les asticots étaient la progéniture de mouches et non le produit d'une génération spontanée. (b) John Needham, qui a soutenu que les microbes apparaissaient spontanément dans le bouillon à partir d'une « force vitale ». c) Lazzaro Spallanzani, dont les expériences avec le bouillon visaient à réfuter celles de Needham.

Exercice\(\PageIndex{2}\)

1. Décrivez la théorie de la génération spontanée et certains des arguments utilisés pour la soutenir.
2. Expliquez comment les expériences de Redi et Spallanzani ont remis en question la théorie de la génération spontanée.

Réfuter la génération spontanée

Le débat sur la génération spontanée s'est poursuivi pendant une bonne partie du ^XIXe siècle, les scientifiques défendant les deux positions. Pour régler le débat, l'Académie des sciences de Paris a décerné un prix pour la résolution du problème. Louis Pasteur, un chimiste français de renom qui avait étudié la fermentation microbienne et les causes de la détérioration du vin, a relevé le défi. En 1858, Pasteur a filtré l'air à travers un filtre en coton à canon et, après un examen microscopique du coton, a découvert qu'il était plein de microorganismes, ce qui suggère que l'exposition d'un bouillon à l'air n'introduisait pas une « force vitale » dans le bouillon, mais plutôt des microorganismes en suspension dans l'air.

Plus tard, Pasteur a fabriqué une série de flacons à col long et tordu (flacons « col de cygne »), dans lesquels il a fait bouillir du bouillon pour le stériliser (Figure\(\PageIndex{3}\)). Sa conception permettait d'échanger l'air à l'intérieur des flacons avec de l'air provenant de l'extérieur, mais empêchait l'introduction de microorganismes en suspension dans l'air, qui se retrouveraient piégés dans les torsions et les courbures du col des flacons. Si une force vitale autre que les microorganismes en suspension dans l'air était responsable de la croissance microbienne dans les flacons stérilisés, elle aurait accès au bouillon, alors que les microorganismes n'y auraient pas accès. Il avait prédit à juste titre que le bouillon stérilisé contenu dans ses flacons à col de cygne resterait stérile tant que le col de cygne resterait intact. Cependant, en cas de rupture du col, des microorganismes seraient introduits, contaminant les flacons et permettant la croissance microbienne dans le bouillon.

La série d'expériences de Pasteur a réfuté de manière irréfutable la théorie de la génération spontanée et lui a valu le prestigieux prix Alhumbert de l'Académie des sciences de Paris en 1862. Dans une conférence ultérieure en 1864, Pasteur a articulé « Omne vivum ex vivo » (« La vie ne vient que de la vie »). Dans cette conférence, Pasteur a raconté sa célèbre expérience de flasque à col de cygne, déclarant que «... la vie est un germe et un germe c'est la vie. Jamais la doctrine de la génération spontanée ne se remettra du coup fatal de cette simple expérience. » ^{4 Tout} à l'honneur de Pasteur, cela ne l'a jamais fait.

Figure\(\PageIndex{3}\) : (a) Le scientifique français Louis Pasteur, qui a définitivement réfuté la théorie longtemps contestée de la génération spontanée. (b) La caractéristique unique en forme de col de cygne des flacons utilisés dans l'expérience de Pasteur a permis à l'air de pénétrer dans le flacon mais a empêché l'entrée de spores bactériennes et fongiques. (c) L'expérience de Pasteur comportait deux parties. Dans la première partie, le bouillon contenu dans le flacon a été bouilli pour le stériliser. Lorsque ce bouillon a été refroidi, il est resté exempt de contamination. Dans la deuxième partie de l'expérience, le flacon a été bouilli puis le col a été cassé. Le bouillon contenu dans ce flacon a été contaminé. (crédit b : modification de l'œuvre par « Wellcome Images » /Wikimedia Commons)

Exercice\(\PageIndex{3}\)

1. Comment la conception expérimentale de Pasteur a-t-elle permis à l'air, mais pas aux microbes, de pénétrer, et pourquoi était-ce important ?
2. Quel était le groupe témoin dans l'expérience de Pasteur et qu'est-ce que cela a montré ?

Résumé

• La théorie de la génération spontanée affirme que la vie est née de matière non vivante. C'était une croyance de longue date qui remonte à Aristote et aux anciens Grecs.
• Les expériences menées par Francesco Redi au XVIIe siècle ont présenté les premières preuves significatives réfutant la génération spontanée en démontrant que les mouches doivent avoir accès à la viande pour que les asticots puissent se développer sur la viande. D'éminents scientifiques ont conçu des expériences et ont plaidé à la fois en faveur de (John Needham) et contre (Lazzaro Spallanzani) la génération spontanée.
• Louis Pasteur est reconnu pour avoir réfuté de manière concluante la théorie de la génération spontanée avec sa célèbre expérience de flasque à col de cygne. Il a ensuite proposé que « la vie ne vient que de la vie ».

Notes

1. 1 K. Zwier. « Aristote sur la génération spontanée ». www.sju.edu/int/academics/cas... R.% 20Zwier.pdf
2. 2 E. Capanna. « Lazzaro Spallanzani : aux racines de la biologie moderne. » Journal de zoologie expérimentale 285 n° 3 (1999) :178—196.
3. 3 R. Mancini, M. Nigro, G. Ippolito. « Lazzaro Spallanzani et sa réfutation de la théorie de la génération spontanée. » Le Infezioni in Medicina 15 n° 3 (2007) :199—206.
4. 4 R. Vallery-Radot. La vie de Pasteur, trans. R. L. Devonshire. New York : McClure, Phillips and Co., 1902, 1:142.