Prix Nobel de physiologie ou de médecine 1945 pour la découverte de la pénicilline et son effet curatif dans diverses maladies infectieuses, partagé avec Sir Alexander Fleming et Sir Howard Walter Florey.
Ernst Chain est né à Berlin en 1906 où son père avait établi une usine chimique. Avec ce bagage, il n’est pas surprenant qu’il ait étudié la chimie et la physiologie à l’Université Friedrich-Wilhelm et qu’il ait obtenu un D.Phil. (sur la spécificité optique des estérases) à l’Institut de pathologie de l’hôpital de la Charité. Ce début de carrière le met en contact avec des sommités comme Walther Nernst, Max Planck, Otto Hahn et Otto Warburg, un panthéon qui témoigne de l’étonnant talent scientifique allemand des années 1920 et 1930.
A la même époque, Chain devient un pianiste suffisamment compétent pour donner des concerts publics. Il fut pendant un temps le critique musical du journal berlinois du soir Welt am Abend et envisagea sérieusement une carrière musicale.
La famille de Chain était juive et, après l’arrivée d’Hitler au pouvoir, il ne tarda pas à se réfugier en Angleterre. Son père était mort quand il avait treize ans. Sa mère et sa sœur sont restées à Berlin, mais ont péri dans un camp de concentration.
Le premier poste de Chain en Angleterre était à l’University College Hospital, mais, peu impressionné par les installations, il est rapidement passé au département de biochimie de Cambridge, malgré l’avertissement de Norman Pirie selon lequel les choses étaient encore pires là-bas ! Il a néanmoins terminé un doctorat sur les propriétés acide-base des phospholipides lécithine et céphaline sous la supervision de Frederick Gowland Hopkins qu’il admirait beaucoup.
En 1935, Howard Florey est devenu professeur de pathologie à Oxford et en septembre 1935, Chain l’a rejoint dans la nouvelle école Sir William Dunn. Le domaine général de recherche de Chain avait toujours été l’enzymologie et Florey lui suggéra d’étudier l’action du lysozyme, l’enzyme bactériolytique qu’Alexander Fleming avait identifié en 1920. Alors qu’il travaillait sur cette enzyme, Chain est tombé sur l’article de Fleming sur la pénicilline provenant du champignon Penicillium notatum. Des tentatives antérieures en 1932 pour purifier la pénicilline avaient échoué, mais Florey et Chain ont convenu que le temps était maintenant venu pour une étude approfondie des substances antimicrobiennes et Chain a donc commencé des expériences avec le Penicillium au cours de l’hiver 1938-1939.
La relation entre ces deux hommes n’était pas sans friction, comme on le sait, mais ils sont tous deux d’accord pour dire que la décision de travailler sur la pénicilline était motivée par la curiosité biochimique et pas du tout par la possibilité d’un bénéfice clinique. Florey a observé : « Les gens pensent parfois que moi et les autres avons travaillé sur la pénicilline parce que nous étions intéressés par la souffrance de l’humanité. Je ne pense pas que cela nous ait jamais traversé l’esprit de faire souffrir l’humanité. C’était un exercice scientifique intéressant, et le fait qu’il ait été d’une certaine utilité en médecine est très gratifiant, mais ce n’était pas la raison pour laquelle nous avons commencé à travailler dessus. »
À cette époque, le groupe de Florey avait été renforcé par l’arrivée, également de Cambridge, de l’ingénieux Norman Heatley. C’est Heatley qui a conçu la technique de rétro-extraction pour purifier efficacement la pénicilline en vrac, dans laquelle le principe actif de la pénicilline était retransféré dans l’eau en changeant son acidité.
L’expérience critique a eu lieu en mai 1940 (le journal de Heatley l’enregistre à 11 heures le samedi 25 mai 1940) lorsque huit souris ont été infectées de manière systémique par injection intra-péritonéale d’une dose létale de Streptococcus pyogenes. Une heure plus tard, quatre des souris ont reçu des injections sous-cutanées de pénicilline. Le matin, les souris non traitées étaient mortes. Celles traitées à la pénicilline allaient bien et ont survécu pendant des jours, voire des semaines. Le récit anecdotique est que lorsque Chain est arrivé et a vu les souris vivantes, il a dansé d’excitation.
Cela a conduit à la production à grande échelle de pénicilline pure et à la résolution de sa chimie. L’importance de ces travaux est telle qu’il s’agit aujourd’hui d’une note de bas de page presque insignifiante : pour avoir résolu le mécanisme d’action de la pénicilline, Ernst Chain et Howard Florey ont partagé le prix Nobel de physiologie ou de médecine de 1945 avec Alexander Fleming.