L'oeuf est une petite merveille de l'évolution. C'est aussi une bénédiction pour les cuisiniers, qu'ils soient du dimanche ou cordons bleus. Frit ou travaillé, il est se prête à des transformations qui, à première vue, peuvent paraître magiques. Ces transformations ne sont pourtant que la manifestation de phénomènes physicochimiques tout à fait basiques.

La recette de l’œuf au plat

La recette de l’œuf au plat est sans doute l’une des plus simples à réaliser. Vous faites chauffer une poêle à fond antiadhésif, vous cassez la coquille sur le bord et vous videz le contenu dans la poêle chaude. Un liquide transparent se répand et la sphère molle de couleur jaune orangée qui baignait dans ce liquide reste au milieu. Dès lors, sous vos yeux ébahis, une transformation se produit très rapidement qui excite votre curiosité. Le liquide dans lequel baigne le jaune qui s’est aplati se trouble et blanchit. Au bout de quelques dizaines de secondes, il forme une nappe blanche de consistance moelleuse au milieu de laquelle trône le jaune qui ne va as tarder à durcir à son tour.

Que s’est-il passé ? Un processus chimique appelé dénaturation des protéines, ou encre dénaturation des protides. De quoi est composé un œuf non fécondé (de ceux que l’on achète chez le crémier) ? De tout ce dont aurait eu besoin un embryon pour se développer si l’œuf avait été fécondé. C’est-à-dire, entre autres, de protéines. Mais qu’est-ce qu’une protéine ?

Protéines

Une protéine est une macromolécule, un polymère, composée d’un enchaînement d’acides alpha-aminés reliés entre eux par une liaison peptidique.

Une protéine peut comporter plusieurs centaines, voire plusieurs milliers d’acides aminés qui s’enchainent les uns avec les autres. On pourrait penser que cela conduit à de longs filaments qui s’étirent et flottent dans le milieu aqueux des cellules. Ce n’est pas du tout le cas. La partie des acides aminés qui n’est pas concernée par la liaison peptidique (les chaines R et R’ de la formule ci-dessus, aussi appelées résidus d’acides aminés) peut elle aussi comporter des éléments réactifs. Les différents résidus peuvent établir des liaisons chimiques entre eux : liaisons ioniques entre résidus acides et basiques, ponts hydrogène entre résidus polarisés, forces de Van der Waals entre résidus hydrophobes. Les résidus acides, basiques ou porteurs de groupes polarisés sont dits hydrophiles, les résidus riches en atome de carbone et en hydrogène sont dits hydrophobes. Toutes ces liaisons sont des liaisons plus faibles que la liaison covalente mais elles sont suffisantes pour conduire les protéines à former des pelotes compactes. Pelotes très ordonnées au demeurant : il n’y règne pas le désordre d’une pelote formée au hasard. Le repliement des protéines est un processus qui est parfaitement contrôlé lors de la synthèse de celles-ci au sein des cellules. La forme extérieure de la pelote, qui présente des excroissances et des sites en creux, est d’ailleurs directement liée à la fonction biologique de la protéine considérée. Ces excroissances et ces creux présentent à l’extérieur des sites propices aux réactions chimiques... pour autant que les molécules participant à ces réactions puissent s’emboiter dans les volumes disponibles.

Dénaturation des protéines et formation du blanc d'oeuf autour du jaune

Revenons à notre œuf (qui a eu le temps de cramer si vous ne l’avez pas retiré du feu). Que s’est-il passé ? Les liaisons chimiques qui maintiennent la cohérence de la pelote se sont brisées en raison de l’agitation thermique. Et les pelotes se sont débobinées. Les longues chaînes se sont emmêlées de manière inextricable. Pire : de nouvelles liaisons se sont formées, mais cette fois complètement au hasard. Et particulièrement entre les résidus hydrophobes, entre différentes protéines. Il en a résulté un enchevêtrement en trois dimensions de toutes ces chaînes qui s’est figé. Or, autant il est facile de desserrer les liens entre résidus d’acides aminés d’une même pelote pour la dérouler, autant desserrer les liens tissés au hasard entre une multitude de filaments entremêlés relève de la gageure. Les protéines du blanc d’œuf (principalement de l'ovalbumine sont désormais prisonnières du réseau en trois dimensions qu’elles ont tissé ensemble ! Dans cet état, on dit qu’elles sont dénaturées. Elles sont dénaturées parce que leur fonction biologique était liée à la forme particulière de la pelote qui s’était formée lors de la traduction de l’ARN messager en protéine sur l’un des ribosomes d’une cellule.

Remarque : les liaisons hydrophobes ont tendance à se maintenir lorsque la température augmente car les fragments hydrophobes continuent de fuir le milieu aqueux.

Voilà, il ne vous reste plus qu’à déguster votre œuf au plat.

Blancs d'oeufs battus en neige

Le blanc d'œuf battu en neige est une mousse, c'est à dire un milieu liquide dans lequel sont dispersées des bulles de gaz (de l'air en l'occurrence). L'air est introduit dans le milieu par l'action du fouet qui, à mesure qu'on poursuit le mouvement, divise les bulles d'air qui se forment. Dans le même temps, les protéines contenues dans le blanc d'œuf se dénaturent sous l'effet de la chaleur dégagée lentement par le fouet. Dans le mélange air-eau en cours de formation, les protéines dénaturées vont présenter leurs parties hydrophiles à l'interface avec l'eau (l'œuf, comme toute matière animale, est composé majoritairement d'eau) et leurs parties hydrophobes à l'interface avec l'air. Dans le même temps, des liaisons faibles vont s'établir entre elles, ce qui va figer progressivement l'ensemble. UNe mousse d'une blancheur immaculée prend forme. Additionnée de sucre, il ne vous reste plus qu'à la passer au four pour faire une meringue ou à la déguster avec de la crème patissière sous forme d'île flottante...

Nota : les molécules présentant une partie hydrophile et une partie hydrophobe sont dites tensioactives.

Mayonnaise

Denaturation et tensioactivité sont également à la base de la mayonnaise. Pour réussir une mayonnaise, il faut du vinaigre, de la moutarde, de l'huile et un jaune d'œuf. Le vinaigre et la moutarde contiennent de l'eau. L'huile dont on laisse couler un filet sur le mélange que l'on est en train de battre n'est pas miscible dans l'eau. Le fouet divise l'huile qui forme des gouttelettes qui restent en suspension dans l'eau.

Quid du jaune d'œuf ? Il est composé majoritairement de lécithine, une protéine qui est dénaturée par le fouet. Le phénomène évoqué ci-dessus se produit à nouveau : la lécithine dénaturée s'insère à l'interface entre les micro-gouttes d'huile et le milieu aqueux. Elle enveloppe les gouttelettes et forme des micelles. Les protéines, on l'a dit, sont des molécules très longues. En plus d'emprisonner l'huile dans des micelles, elles forment entre elles un réseau dont la cohésion est assurée par des liaisons faibles. C'est le secret de la mayonnaise...

Remarque : dans la vinaigrette, le mélange huile-vinaigre conduit également à la formation de micro-gouttelettes puisque ces deux liquides sont non miscibles. Mais le mélange n'est pas figé. C'est une émulsion, c'est à dire la dispersion de gouttelettes d'un liquide dans un autre. Au repos, les deux liquides finissent par se dissocier, le plus lourd coulant au fond du récipient.