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Ensemble de verrerie de laboratoire (erlen, bécher, éprouvette…)
Comprendre les étapes décisives franchies fin XIXe s. en microbiologie est fondamental pour comprendre la situation actuelle. fotohunter/Shutterstock

La révolution microbienne racontée par Hector Lebrun, témoin privilégié du XIXᵉ siècle

Représentation schématique du concept One Health (Une seule santé).

Depuis le début du XXIe siècle, un nouveau paradigme s’impose en infectiologie et en santé publique : One Health (une seule santé), basé sur la reconnaissance des interconnexions entre santé humaine, santé animale et état des écosystèmes. Il remplace celui de la théorie microbienne de Pasteur et Koch (XIXe s.) et constitue un retour partiel à l’antique théorie des miasmes d’Hippocrate, qui attribuait à l’environnement un rôle prédominant dans l’émergence des épidémies.

Ces changements de paradigme ont des implications majeures en santé publique : la théorie des miasmes avait servi de base aux politiques hygiénistes visant à assainir les villes, puis la théorie microbienne avait mis l’accent sur la lutte contre les agents pathogènes via la stérilisation des aliments, les antibiotiques et la vaccination. One Health recommande désormais d’agir également sur les conditions socio-économiques et environnementales favorisant les infections.

Pour mieux en saisir les implications, revenons sur la naissance de la théorie microbienne qui a façonné notre vision des pathogènes depuis plus d’un siècle avec pour guide un témoin privilégié de son développement, Hector Lebrun.

Un savant généraliste

Hector Lebrun penché sur un microscope
Hector Lebrun (1866-1960) va s’intéresser à la microscopie. BUMP, Author provided

Hector Lebrun est un scientifique belge né en 1866. Il étudie les sciences naturelles à la Faculté des sciences du Collège Notre-Dame de la Paix à Namur (UNamur), obtient à l’Université de Louvain (UCL) un premier doctorat en médecine en 1893, puis un second en 1897 en sciences naturelles.

Entre 1898 et 1908, il réalise de nombreux séjours à l’étranger, tant en Europe qu’aux États-Unis. D’abord assistant à l’UCL, puis successivement aide-naturaliste et conservateur au Musée des sciences naturelles de Bruxelles, il est finalement nommé chargé de cours en anatomie et physiologie à l’Université de Gand.

Dessins réalisés par Hector Lebrun sur base d’observations en microscopie. À gauche deux schistomomes, mâle et femelle, enlacés et à droite un ténia (vers solitaire). BUMP

Chercheur éclectique, savant généraliste, Lebrun s’intéresse à la reproduction des batraciens, aux techniques de microscopie, à la théorie de l’évolution, à l’archéologie et à la muséologie. Né dans un siècle malmené par les flambées épidémiques, il étudie aussi la question de l’immunité contre les maladies infectieuses.

C’est ainsi qu’en 1897, il publie un long article intitulé « L’immunité dans les maladies microbiennes » dans la Revue des questions scientifiques – fondée par la Société scientifique de Bruxelles et toujours éditée en collaboration avec l’UNamur. Ce texte résume les grandes polémiques scientifiques de l’époque et, rétrospectivement, éclaire la dynamique de la production du savoir par les pionniers de l’infectiologie.

Théorie des miasmes et théorie de la contagion

Remontons tout au début. Longtemps, et dans la plupart des civilisations, les épidémies ont été interprétées comme des messages ou des punitions divines. Dans la Rome ancienne, par exemple, Febris est la déesse de la fièvre. En cas de maladie, elle est honorée dans les temples qui lui sont dédiés.

Au VIe siècle avant J.-C., les philosophes grecs présocratiques inaugurent une approche « mécanistique » des maladies où l’environnement joue un rôle clé. Un siècle plus tard, le philosophe grec Hippocrate de Cos, considéré comme le père de la médecine, développe ce concept dans son traité Airs, Eaux et Lieux. Il y présente la maladie comme résultant des interactions de l’humain avec son environnement.

Cette vision va donner naissance à la théorie des miasmes, qui explique la transmission des épidémies par le « mauvais air » et les émanations malsaines produites spontanément par la pourriture. Sur la base de cette théorie, défendue ensuite par le médecin grec Claude Galien, il est recommandé de lutter contre les miasmes par le feu et les aromates.

Tableau représentant la Peste en cavalier dans un nuage
La Peste (Arnold Böcklin, 1898) est représentée sous la forme d’un nuage chargé de miasmes. Kunstmuseum Basel, Online Collektion

Durant le XVIe siècle, le poète et médecin italien Girolamo Fracastoro, s’appuyant sur des observations réalisées lors d’épidémies, propose en 1546 dans son ouvrage De contagion une théorie selon laquelle la maladie nécessite un contact direct ou indirect (via les vêtements, etc.) entre individus pour se transmettre. Cependant, Fracastoro conçoit les germes comme de simples « substances corrompues » et reste fidèle à la tradition hippocrato-galénique.

Ce n’est qu’au XVIIe siècle que, pour la première fois, des organismes microscopiques sont identifiés. Cette découverte est le fait du drapier néerlandais Antoni Van Leeuwenhoek qui, pour vérifier la qualité de ses étoffes, avait amélioré les lentilles des microscopes. Ses microbes, observations inédites en biologie, sont cependant accueillis avec scepticisme…

Ainsi, en dépit des travaux de Fracastoro et Van Leeuwenhoek, la théorie des miasmes ne perd de son influence qu’à la fin du XIXe siècle. Il faut toutefois lui reconnaître d’avantageux effets : elle stimule notamment les grandes réformes sanitaires du milieu du XIXe siècle, comme la construction d’importants réseaux d’égouts à Londres et Paris. Elle est donc à la base de l’assainissement des villes et d’une importante diminution de la mortalité due aux infections.

La théorie microbienne de Pasteur et Koch

Puis d’un coup, c’est le grand saut. En 25 ans à peine, le monde inconnu jusque-là de l’infiniment petit se dévoile… Lebrun décrit sa découverte et la fascination qu’exercent alors les microbes :

Ils contribuent à nous faire vivre en attendant qu’ils nous dévorent

Ils nous entourent, nous englobent, nous disputent nos aliments.

Tableau montrant Pasteur observant un bocal dans on laboratoire au milieu de fioles
Son étude de moelle épinière de lapin enragé permet à Louis Pasteur de concevoir le vaccin contre la rage. Musée d’Orsay (A. Edelfelt)

Louis Pasteur fait partie de ceux qui ont révolutionné notre vision du vivant. En 1862, le chimiste français invalide expérimentalement l’antique théorie de la génération spontanée de la vie. Il démontre en effet que la fermentation et la croissance des micro-organismes dans les bouillons de culture peuvent être prévenues si l’on évite les contaminations par la stérilisation.

Cette pratique va dès lors s’implanter dans les domaines de l’alimentation et en médecine, avec des effets notables. Par exemple, la pasteurisation du lait, qui s’impose au début du XXe siècle, va contribuer à réduire la mortalité infantile.

Puis, en 1879, une nouvelle découverte de Pasteur et ses collaborateurs ouvre la voie à la conception de vaccins : des volailles auxquelles on a inoculé des cultures vieillies du choléra des poules (causé par une bactérie du genre Pasteurella) non seulement ne meurent pas, mais en plus résistent ensuite à une infection par une culture pleinement virulente.

Enfin, le médecin allemand Robert Koch et son collaborateur Friedrich Löffler énoncent en 1890 une série de critères (les « postulats de Koch ») permettant d’établir une relation de cause à effet entre un microbe et une maladie.

Fusionnées, toutes ces avancées fondent la théorie microbienne qui postule que les infections sont des « maladies microbiennes » : elles résultent d’une contamination par des micro-organismes pathogènes. Ce nouveau paradigme supplante rapidement la théorie des miasmes et réoriente durablement les recherches en infectiologie. Celles-ci se focalisent désormais sur la découverte et la caractérisation des agents pathogènes ainsi que sur le développement de vaccins et la compréhension de leurs mécanismes d’action.

L’immunité dans les maladies microbiennes

Hector Lebrun est un témoin privilégié de l’émergence de ce consensus. À la fin des années 1890, il affirme sa prédominance :

« Tout le monde est d’accord aujourd’hui pour reconnaître que les maladies infectieuses sont toutes d’origine microbienne. »

Mais une question demeure : par quel mécanisme la vie des bactéries est-elle nuisible à la nôtre ?

Deux hypothèses s’affrontent encore. Pasteur prône une explication dite « vitaliste » : la maladie est causée par la multiplication des microbes dans le corps. D’autres sont partisans d’une explication chimique : elle résulte des poisons produits par la putréfaction, et les microbes ne sont que des « satellites inconstants et inoffensifs ». Ils pointent le fait que dans plusieurs maladies infectieuses (diphtérie, tétanos, choléra…), les microbes ne semblent pas disséminer dans le corps ou s’y multiplier intensément.

Cette controverse fut résolue par l’isolation dans des cultures bactériennes de substances extrêmement toxiques capables de reproduire chez l’animal les symptômes de ces maladies. Cette capacité des microbes à sécréter des toxines permettait de concilier les deux explications – restait à les caractériser chimiquement, ce qui n’était pas une mince affaire.

La persistance de l’activité des toxines après de fortes dilutions interroge… Lebrun mentionne qu’un milligramme de la toxine du tétanos « est mortel pour 500 millions de fois son poids de matière vivante », ce qui parait alors inconcevable. Certains postulent l’existence d’une « sorte de vibration, d’un ébranlement imprimé par le microbe aux molécules » responsable de cette toxicité. Encore plus mystérieux, ces toxines, inoffensives lorsqu’administrées par voie orale, sont souvent fatales quand injectée dans le sang… (L’existence de récepteurs spécifiques ne sera comprise que bien plus tard.)

Lebrun souligne une autre observation cruciale : l’évolution des agents infectieux, par exemple en les inoculant à d’autres animaux. Le microbe peut « perdre des propriétés, il peut en acquérir d’autres, et pourtant toujours rester le même ». Ces observations sont importantes pour comprendre la dynamique des épidémies… mais leur bonne compréhension demandera des avancées en génétique.

Enfin, le biologiste relate également des expériences suggérant que la plus grande virulence d’un agent pathogène découle de sa capacité à résister à nos défenses immunitaires. Encore une observation cruciale qui demandera des décennies de recherche avant de mener au concept de mécanisme d’échappement à la réponse immunitaire (que les pathogènes acquièrent par coévolution avec le système immunitaire de leur hôte).

Fort de ces constats, Lebrun décrit ensuite les nouvelles stratégies de lutte contre les agents infectieux : d’une part le développement de l’hygiène en médecine permet d’éviter les contaminations, d’autre part des traitements novateurs émergent, comme la sérothérapie (transfert du sérum d’un individu immunisé à une maladie). Son succès souligna l’importance d’élucider les acteurs impliqués dans l’immunité acquise naturellement (suite à une infection) ou artificiellement (par vaccination ou sérothérapie).

Metchnikoff a son microscope, sur la paillasse de son laboratoire
Élie Metchnikoff (ici dans son laboratoire à l’Institut Pasteur de Paris, 1913) recevra le Nobel de Médecine en 1908 pour ses découvertes sur l’immunité. Bibliothèque nationale de France

Mais à cet égard, deux grandes théories s’opposent toujours : l’immunité des humeurs, soutenue par des chercheurs allemands dont Emil Adolf von Behring (qui développa les bases de la sérothérapie), qui postule l’existence dans le sang de substances chimiques bactéricides (capables de tuer les bactéries) et la théorie de la phagocytose, défendue par Elie Metchnikoff et l’Institut Pasteur, qui attribue l’immunité à des cellules capables d’englober et de détruire les bactéries.

Lebrun ne se contente pas de compiler les avancées de son temps, il les analyse en se fiant à son expertise. Il avance ainsi que « ni la théorie phagocytaire, ni la théorie des humeurs, prises séparément, ne peuvent expliquer l’immunité ». Il existerait « de nombreux et puissants moyens de défense » capables de synergie pour éliminer les microbes… Immunités humorale et cellulaire seront décrites par la suite : Lebrun avait vu juste.

Une histoire sans fin

Galvanisé par la rapidité des progrès, Lebrun est toutefois beaucoup trop optimiste à certains égards…

Le biologiste conclut en effet son texte avec l’espoir que l’on découvre « à bref délai » un sérum contre la tuberculose, causée par la bactérie Mycobacterium tuberculosis qui fait alors des ravages. Il faudra pourtant attendre les premiers essais sur l’humain en 1921 du vaccin bilié de Calmette et Guérin (BCG), développé à l’Institut Pasteur de Lille à partir d’une souche atténuée de bacille tuberculeux bovin (Mycobacterium bovis), pour disposer d’un vaccin conférant une protection partielle.

Aujourd’hui encore, en dépit de plus de 120 ans de recherche, nous ne disposons toujours pas d’un vaccin pleinement protecteur contre la tuberculose.

Une situation qui n’a rien d’exceptionnel : de nombreux agents pathogènes disposent de mécanismes d’échappement à la réponse immunitaire qui rendent problématique le développement de vaccins et invalident une approche de santé publique qui serait uniquement centrée sur le microbe. Quant à l’application du nouveau concept One Health, elle se heurte à l’absence d’une réelle stratégie sanitaire internationale ainsi qu’à la difficulté d’imposer une politique préventive en matière de protection de l’environnement et de la biodiversité… L’histoire de la lutte contre les maladies infectieuses est donc loin d’être finie.

Une approche méthodologique moderne

L’article d’Hector Lebrun est une des nombreuses archives qu’a décidé de valoriser la bibliothèque universitaire Moretus Plantin. Consulter ces documents anciens, c’est retrouver l’état des connaissances au tournant du vingtième siècle… et se rendre compte de l’immensité des progrès engrangés dans les disciplines scientifiques, les contextes de recherche et les pratiques savantes adoptées.

Bibliothèque universitaire Moretus Plantin. BUMP, Author provided

Ainsi, par exemple, s’étonne-t-on de ne croiser aucun nom féminin dans le texte du biologiste. La science, à la fin du XIXe siècle, est quasi exclusivement une histoire d’hommes. Un fait qui rappelle en creux que les femmes n’ont eu accès à l’enseignement supérieur et aux carrières qu’il permettait que très récemment. En Belgique, il fallut attendre les années 1880 pour que les universités de Liège, de Bruxelles et de Gand accueillent leurs premières étudiantes, 1920 pour l’Université (catholique) de Louvain, et 1953 pour celle de Namur.

De la même façon, les « hécatombes » de batraciens que Lebrun réalise dans le cadre de ses recherches sur l’appareil reproducteur démontrent combien l’expérimentation animale est une pratique qui a évolué. Dans son article, le biologiste présente des expériences sur des animaux infectés tels que lapin, chien et parfois même directement sur l’humain. C’est dire combien la recherche n’était pas encore encadrée par un arsenal législatif !

À d’autres égards, la synthèse de Lebrun relève d’une méthode extrêmement moderne en infectiologie. Le biologiste souligne l’importance de l’approche expérimentale pour tester les hypothèses. Tout comme aujourd’hui, les expériences sont réalisées à différents niveaux de complexité : in vitro, chez l’animal et même sur l’humain. Lebrun note ainsi déjà que les résultats des expériences d’infection diffèrent en fonction de l’hôte utilisé, ce qui met en évidence la spécificité d’hôte des agents pathogènes, le fait qu’ils soient adaptés à certains organismes.

Enfin, on est frappé par la pluridisciplinarité des travaux réalisés par les pionniers de l’infectiologie. Le développement des connaissances en microbiologie et en immunologie a reposé sur la maîtrise des techniques de chimie et de microscopie. Lebrun cite un grand nombre de collègues et décrit leurs travaux : la science est déjà une entreprise collective, en réseau, où l’on échange des informations et où l’on se critique. Ces commentaires, parfois acerbes, sont les germes de l’évaluation par les pairs.

De tels textes de science montrent à la fois qu’un monde sépare les XIXe et XXIe siècle… mais que cette distance n’est finalement pas si grande.


Pour aller plus loin : Écoutez les quatre podcasts HECTOR qui explorent, à partir des archives et de l’itinéraire scientifique d’Hector Lebrun, des questions de science et de société : la place des femmes dans le monde de la recherche, les résistances à la théorie de l’évolution, les pratiques de l’expérimentation animale et la valeur de la parole des experts dans la sphère publique.

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