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.

« 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.

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.

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.

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 ».

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 ».