Ulm-LSH / Jourdan-SHS

À l'occasion de la journée Pasteur du 11 octobre 2013, organisée pour la remise du prix de l'American chemical society (division Histoire de la chimie) pour la découverte de la dissymétrie moléculaire, la Bibliothèque expose un cahier de manipulations de 1847-1848, ainsi que divers documents montrant trois aspects de l'activité de Louis Pasteur à l'École normale :
- agrégé-préparateur continuant ses recherches en cristallographie en 1846-1848
- administrateur de l'École, redouté des élèves, de 1857 à 1867
- directeur du laboratoire de chimie physiologique de 1867 à 1889, honoré de multiples distinctions pour ses découvertes (dont le  vaccin contre la rage en 1885).

Ce fonds, qui provient du Laboratoire de chimie, a été déposé à la Bibliothèque en 1977 : il a pris le nom de Sainte-Claire Deville, qui dirigea le laboratoire de 1851 à 1881, parce que majoritairement constitué de la correspondance et des cahiers d'expériences du chimiste qui inventa le procédé de la production industrielle de l'aluminium. Le fonds contient également des notes de cours de Lespieau (1925-1926), de Kirrmann, des manuscrits de Georges Dupont (1920-1956).

Entré à l'École en 1843, Louis Pasteur a été nommé agrégé-préparateur de chimie en octobre 1846 grâce à l'intervention de Jérôme Balard (1802-1876). Il a soutenu ses thèses de chimie (Recherches sur la capacité de saturation de l'acide arsénieux) et de physique (Étude des phénomènes relatifs à la polarisation rotatoire des liquides. Application de la polarisation rotatoire des liquides à la solution de diverses questions de chimie) en août 1847 et restera à l'ENS jusqu'à sa nomination au lycée de Dijon (puis à l'université de Strasbourg) en 1848.
La troisième manipulation montre notamment l'action de la potasse sur l'acide tartrique et fait écho aux travaux de Pasteur en cristallographie, sur le tartrate et le paratartrate, qui aboutissent à la découverte de la dissymétrie moléculaire (il publiera ses résultats en mars et mai 1848).

La découverte de la dissymétrie moléculaire

Louis Pasteur a apporté au cours de sa thèse une contribution capitale au développement de la chimie moderne. Dans un article publié en 1848,1 il a résolu de manière brillante un problème qui se posait aux chimistes depuis plus d’une vingtaine d’années. Il a mis en œuvre pour cela l’acide tartrique, un sous-produit classique de la vinification, alors utilisé dans la teinturerie. On savait qu’une solution d'acide tartrique ou de ses sels (tartrates) possédait une propriété optique particulière : elle faisait tourner le plan de la lumière polarisée la traversant. C’est pourquoi la découverte fortuite d’un autre acide de même composition et possédant les mêmes fonctions chimiques que l’acide tartrique, l’acide paratartrique, mais dont les solutions ne présentaient aucun pouvoir rotatoire a excité la curiosité de nombreux savants de l’époque.

Louis Pasteur avait émis l’hypothèse d’une corrélation entre la morphologie des cristaux des corps purs (en particulier des tartrates) et le pouvoir rotatoire de leurs solutions : les cristaux présentant une dissymétrie (« hémiédrie ») devaient donner une solution à pouvoir rotatoire non nul, contrairement aux solutions issues des cristaux présentant un plan de symétrie. Alors élève à l’Ecole Normale, il fut ainsi fort troublé par la publication d’une note du cristallographe allemand Eilhard Mitscherlich publiée en 1844. Il y était rapporté que parmi les couples tartrate / paratartrate, il y en avait un, le couple « tartrate double de soude et d'ammoniaque » / « paratartrate double de soude et d'ammoniaque », où le tartrate et le paratartrate n'étaient discernables que par la propriété rotatoire, présente dans le tartrate et absente dans le paratartrate. En particulier, ce tartrate et ce paratartrate avaient, selon Mitscherlich, la même forme cristalline. Pasteur eut peine à croire « que deux substances fussent aussi semblables sans être tout à fait identiques ». Il reproduisit ainsi les expériences de Mitscherlich et s'aperçut d'un détail que Mitscherlich n'avait pas remarqué : dans le tartrate, les cristaux présentaient une dissymétrie toujours orientée de la même façon ; en revanche, dans le paratartrate correspondant, il coexistait deux formes de cristaux, images spéculaires non superposables l'une de l'autre, et dont l'une était identique à celle du tartrate (voir figure ci-dessous).

Pasteur décida de séparer manuellement les deux sortes de cristaux du paratartrate, en fit deux solutions et observa qu’elles induisaient la rotation du plan de polarisation de la lumière, de la même valeur mais dans un sens opposé pour les deux échantillons. Liant conformément à son hypothèse la déviation du plan de polarisation à la morphologie cristalline, Pasteur conjectura que l’acide paratartique était un mélange en même proportions de deux molécules dissymétriques, inverses l'une de l'autre. C'était la première apparition de la notion de chiralité des molécules, une notion qui connut par la suite d’importants développements, en particulier en lien avec les applications pharmacologiques des molécules d’intérêt thérapeutique.

1. L. Pasteur, "Mémoire sur la relation qui peut exister entre la forme cristalline de la composition chimique, et sur la cause de la polarisation rotatoire", In Compt. Rend. Acad. Sci, 1848, 26, p. 535.

Aaron Gerschel,
Le Laboratoire de chimie de l'École normale supérieure : les élèves en cours de manipulation,
[Paris, 1897-1904].
Photographie positive : noir et blanc, 17 x 23 cm (photo), 27 x 35 cm (support).
Fonds photographique, PHO B/1/1/14/3

La photographie est un peu postérieure à l'époque de Pasteur puisque des clichés de la même série montrent le professeur Désiré Gernez (1834-1910), directeur du Laboratoire de chimie de 1897 à 1904. Il ne s'agit pas du laboratoire propre à Pasteur (puisqu'en 1857 il utilisa deux salles sous les combles avant de s'installer en 1860 dans le pavillon dit aujourd'hui pavillon Pasteur), mais sans doute du laboratoire de Sainte-Claire Deville (et peut-être celui de Balard avant lui).

Pasteur fut administrateur de l'ENS et directeur des études scientifiques de 1857 à 1867 :  intransigeant sur le respect à la lettre du règlement, il va se montrer un « redoutable disciplinaire » (d'après le témoignage de Lavisse, qui était élève en 1862-1865) et faire régner un ordre quasi militaire. Deux épisodes sont restés célèbres : la « révolte des haricots » en 1863 - les élèves refusant un ragoût de mouton immangeable - et surtout l' « affaire Sainte-Beuve » en 1867 - le critique littéraire ayant défendu des écrivains jugés subversifs, un jeune normalien, Lallier, lui envoya une lettre de félicitation qui fut publiée dans un journal, le scandale qui s'ensuivit obligea Pasteur à démissionner.
Dans le document présenté ici, Pasteur évoque le cas d'un élève, Wallon, qui prétend être devenu protestant pour échapper à l'obligation d'assister aux offices religieux : "S'il est conduit à  affirmer qu'il n'est d'aucune religion reconnue par l'État, il doit être exclu de l'École". De même Pasteur désire exclure "tout élève qui sera trouvé fumant à l'intérieur de l'École".

En 1889 Pasteur a quitté son appartement de l'École normale pour l'Institut Pasteur nouvellement créé. En 1895, trop malade, il ne peut participer aux festivités du centenaire de l'École, mais reçoit une délégation des élèves en avril. Il décédera peu après, le 28 septembre 1895.
Depuis ses travaux sur les maladies infectieuses et la mise au point du vaccin contre la rage en 1885, honoré de multiples distinctions, Pasteur incarne la gloire de la science : dans l'album photographique du Centenaire fait par Gerschel son portrait apparaît à la deuxième page, juste après celui du ministre de l'Instruction publique, Raymond Poincaré.

"La découverte de la dissymétrie moléculaire" : texte de Ludovic Jullien, directeur du Département de chimie de l'ENS
Présentation réalisée par Estelle Boeuf-Belilita - octobre 2013. Rétro-saisie de l'exposition virtuelle Claire Agier