Pourquoi pleure-t-on en coupant un oignon ?
― Le composé se fabrique après la coupe
Approchez un oignon entier de votre nez : pas de larmes. C'est que cette substance n'existe pas déjà dans l'oignon. Dès que le couteau entre en jeu, l'oignon se met à fabriquer une substance chimique à partir de ses propres cellules. Un mécanisme végétal remarquablement conçu.
Approchez de votre visage un oignon simplement épluché. Pas de larmes. Une odeur, oui, mais pas de picotement.
Mais dès que le couteau entre dans la chair, en quelques secondes à une quinzaine de secondes, ça pique les yeux. Quelque chose a radicalement changé entre avant et après la coupe.
Plus étrange encore : un oignon cuit ne fait pas pleurer. On peut hacher un oignon poêlé sans problème, et il est même devenu sucré et savoureux.
Autrement dit, cette substance n'apparaît que « quand on coupe un oignon cru ». Une condition très précise.
Dans les cellules de l'oignon, la substance de départ et l'outil qui la transforme (une enzyme) sont stockés dans des endroits différents. Ensemble, ils réagiraient tout de suite.
Quand le couteau brise les cellules, l'ingrédient et l'outil se rencontrent. En quelques secondes, la réaction produit un gaz qui pique les yeux et s'élève dans l'air.
Autrement dit, l'oignon possède un mécanisme qui ne se déclenche qu'une fois détruit. Voyons cela étape par étape.
Pourquoi les ranger séparément ?
Pour l'oignon, ce système présente un avantage.
Si la substance irritante était déjà toute prête, elle abîmerait ses propres cellules. Et comme elle est très volatile, elle finirait par s'échapper si on la stockait telle quelle.
L'oignon garde donc l'ingrédient sous une forme inoffensive, et range l'outil ailleurs. Ce n'est que lorsqu'un insecte ou un animal mord dedans et brise les cellules que l'ingrédient et l'outil se rencontrent pour former une arme. Un stockage sûr au quotidien, un déclenchement instantané en cas de besoin : une conception astucieuse.
Le même principe se retrouve largement dans le monde végétal.
- Wasabi, moutarde, radis ― plus on les râpe, plus ça pique, car c'est la destruction qui déclenche la réaction. Un wasabi entier ne pique pas
- Ail ― haché, il dégage une odeur forte. Mécanisme voisin de celui de l'oignon, mais le composé produit est différent : pas de larmes
- Odeur d'herbe coupée ― cette odeur verte après la tonte de la pelouse vient aussi d'une substance fabriquée par la plante blessée
L'idée reçue selon laquelle « couper libère l'arôme » exploite en réalité une réaction de défense végétale.
Vous vous trouvez en plein milieu de cette réaction.
Pourquoi cela se traduit-il par des larmes ?
Le gaz produit est léger, se diffuse vite dans l'air et atteint les yeux. La surface de l'œil est tapissée de nerfs sensibles à la douleur et à l'irritation.
Quand ces nerfs sont stimulés, le cerveau interprète cela comme « un corps étranger est entré ». Un réflexe se déclenche alors : produire des larmes pour rincer. Le clignement des yeux plus fréquent obéit à la même logique.
Autrement dit, les larmes ne sont pas tant « provoquées » par la substance de l'oignon qu'émises par le corps pour se protéger. Ne vous frottez pas les yeux : la substance est aussi sur vos mains, et cela aggrave les choses.
Alors, comment couper sans pleurer ?
Une fois le mécanisme compris, on peut choisir ses parades de façon raisonnée. Quatre méthodes sont efficaces.
Mettez l'oignon au réfrigérateur environ 30 minutes avant de le couper. Au froid, l'enzyme travaille moins vite, et la substance formée s'évapore aussi moins facilement. Cela freine à la fois la réaction et la volatilisation.
Une lame émoussée écrase les cellules au lieu de les trancher. Plus il y a de cellules détruites, plus la réaction est importante. Une lame qui tranche net réduit la quantité produite.
Le gaz n'est pas plus lourd que l'air, donc il se disperse et se dilue. Faire tourner une hotte, envoyer un peu de vent avec un ventilateur, ne pas se pencher : cela suffit à réduire la quantité qui arrive jusqu'aux yeux.
Cette substance est très soluble dans l'eau, donc l'eau l'absorbe. Mais c'est moins pratique à couper et le goût en pâtit facilement : à utiliser avec mesure.
À l'inverse, certaines méthodes sont peu efficaces. « Tenir une baguette en bois dans la bouche » ou « retenir sa respiration » sont des astuces connues, mais ce qui est irrité, ce sont les yeux, pas le nez ou la bouche : leur effet direct est donc peu probable. Se couvrir les yeux, comme avec des lunettes de protection, est plus logique.
Les enzymes sont des protéines : la chaleur change leur forme et les rend inactives. Si un oignon cuit ne fait pas pleurer, c'est que l'outil est cassé.
Et si l'oignon poêlé devient sucré, plusieurs raisons se combinent. Le composé soufré à l'origine de l'irritation se décompose en substances qui donnent une sensation sucrée, l'eau s'évapore et concentre le goût, et la réaction qui produit la coloration et les arômes grillés se met en marche. Le sucré de l'oignon caramélisé ne vient pas d'un ajout de sucre.
Une expérience à faire dans la cuisine
- Prenez 2 oignons et mettez-en un seul au réfrigérateur environ 30 minutes
- Coupez celui à température ambiante, normalement. Comptez le temps avant que ça pique les yeux
- Lavez-vous les mains, aérez, et attendez que vos yeux se calment
- Coupez ensuite l'oignon refroidi, de la même façon. Comparez le temps avant que ça pique
- Si vous avez le temps, comparez aussi un couteau émoussé et un couteau bien aiguisé
L'oignon refroidi devrait être nettement plus supportable. Vous pourrez constater par vous-même que « le froid ralentit le travail de l'enzyme ». Faites attention à vos mains en maniant le couteau. Si vos yeux piquent, rincez à l'eau sans frotter, et consultez un ophtalmologue si les symptômes persistent.
En résumé
Si couper un oignon fait pleurer, c'est que la substance qui pique les yeux se fabrique dans la cellule au moment même de la coupe. L'ingrédient et l'outil sont rangés séparément, et le mécanisme ne se déclenche que lorsqu'il est détruit. Une défense végétale remarquablement bien conçue.
L'oignon entier ne possède encore rien.
Le couteau est le déclencheur de la réaction.
D'autres exemples de plantes qui se défendent par la chimie existent. Le mécanisme par lequel le piquant du piment agit comme un « filtre qui repousse uniquement les mammifères » est expliqué dans cet article. Pourquoi ce même oignon, qui ne provoque que des larmes chez l'humain, peut rendre malades chiens et chats, est traité dans l'article sur les raisons de ne pas donner de chocolat à un chien.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules chimiques, liens avec les manuels scolairesDu collège aux sujets encore en recherche, chaque niveau est indiqué
- Collègeprogramme de sciences du collège
- Lycéeprogramme de « biologie/chimie de base » du lycée
- Lycée+programme de biologie/chimie avancée du lycée, ou encadré/approfondissement des manuels
- Universitécontenu non enseigné au lycée, matière spécialisée universitaire (biochimie, science des aliments)
- Recherchesujet encore à l'étude par les chercheurs, non enseigné comme « acquis » même à l'université
CollègeVocabulaire : les mots de ce mécanisme
- Enzyme : protéine qui accélère une réaction chimique dans le corps des êtres vivants. C'est « l'outil » du texte. Sensible à la chaleur, elle devient inactive une fois chauffée.
- Vacuole : grande poche à l'intérieur de la cellule végétale. C'est surtout là qu'est stockée la substance de départ.
- Alliinase : nom de l'enzyme présente dans l'oignon et l'ail. Elle joue le premier rôle de découpage de l'ingrédient.
- Facteur lacrymogène : nom du gaz qui pique les yeux. Son nom exact est le syn-propanethial-S-oxyde.
- Volatilité : propriété de se transformer facilement en gaz à température ambiante. C'est pour cela qu'il atteint les yeux.
LycéeVérifier par le calcul : classer les méthodes anti-larmes
De nombreuses parades sont évoquées contre l'oignon. Refroidir, une lame bien aiguisée, éloigner le visage, aérer. Comparons leur efficacité par le calcul.
Une baisse de 10 °C divise environ par deux la vitesse de réaction
| Baisse de température | en °C |
| Facteur de vitesse | divisé par 2 tous les 10 °C |
La substance des larmes se forme, au moment de la coupe, grâce à l'action de l'enzyme. Comme toute réaction chimique enzymatique, elle ralentit avec la baisse de température.
| Température ambiante | 20 °C |
| Bien refroidi | 0 °C |
| Écart de température | 20 − 0 ＝ 20 °C |
| Combien de tranches de 10 °C | 20 ÷ 10 ＝ 2 fois |
| Facteur de vitesse | 2 × 2 ＝ un quart |
Un quart. Et en plus, le froid réduit aussi la quantité de composé qui s'échappe dans l'air. Un effet double.
Le composé qui se diffuse depuis la planche à découper se dilue à mesure qu'on s'éloigne. Il se propage dans toutes les directions, donc la concentration diminue avec le carré de la distance.
| Distance habituelle | 20 cm |
| Visage relevé | 40 cm |
| Facteur de distance | 40 ÷ 20 ＝ 2 fois |
| Facteur de concentration | 2 × 2 ＝ un quart |
Relever le visage de 20 cm suffit à obtenir le même quart qu'en ①. Bien plus simple et immédiat que le réfrigérateur.
En allant jusqu'à 60 cm : 3 × 3 ＝ un neuvième. « Ne pas approcher le visage de la planche » est la parade au meilleur rapport effort/efficacité.
La substance des larmes ne se forme qu'une fois la cellule détruite. Autrement dit, sa quantité dépend du nombre de cellules détruites. C'est là que la découpe fait la différence.
| Dés de 10 mm de côté | surface d'un morceau ＝ 1 |
| Émincé de 2 mm de côté | 10 ÷ 2 ＝ 5 fois plus fin |
| Surface totale de coupe | × 5 |
Plus on hache finement, plus ça pique : ce n'est pas une impression. C'est que la surface de coupe augmente directement.
La lame bien aiguisée agit selon la même logique. Une lame émoussée « écrase » les cellules au lieu de les « couper », détruisant même celles hors de la ligne de coupe. Aiguiser sa lame, c'est réduire le nombre de cellules détruites.
| Relever le visage de 20 cm | Un quart. Gratuit, immédiat |
| S'éloigner de 60 cm | Un neuvième. Mais moins de visibilité sur le geste |
| Refroidir (proche de 0 °C) | Un quart. Demande du temps |
| Ne pas hacher trop fin | Dépend de la recette. Pas toujours possible |
| Faire tourner la hotte | Évacue le composé. S'ajoute aux autres effets |
La méthode bien connue du « refroidissement » est certes efficace, mais en rapport effort/efficacité, elle perd face à « éloigner le visage ». On obtient le même quart, sans aucune préparation.
Et surtout, ces effets se multiplient entre eux. Éloigner le visage (un quart) et refroidir (encore un quart) donnent 4 × 4 ＝ un seizième. Retenir que les parades se combinent par multiplication, et non par addition, vaut la peine.
※ « Divisé par deux tous les 10 °C » est un ordre de grandeur ; l'effet varie selon l'enzyme. La diffusion dépend aussi fortement des courants d'air de la pièce, donc les effets réels ne suivront pas exactement ce calcul. C'est une estimation pour dégager un classement.
LycéeUne réaction en deux étapes
Voici ce qui se passe à l'intérieur de l'oignon.
| ① La cellule se brise | l'ingrédient de la vacuole rencontre l'enzyme de l'extérieur |
| ② L'alliinase agit | elle décompose l'ingrédient, formant un intermédiaire instable |
| ③ Une autre enzyme agit | elle transforme l'intermédiaire en facteur lacrymogène |
| ④ Volatilisation vers les yeux | en quelques secondes à une quinzaine de secondes, irritation |
Le point clé : l'étape ③ nécessitait une enzyme dédiée. Longtemps, on a pensé que l'intermédiaire formé en ② se transformait spontanément en facteur lacrymogène. Mais en 2002, une équipe de recherche japonaise a découvert qu'une autre enzyme intervenait aussi à cette étape. Cette découverte a ouvert la voie à « l'oignon qui ne fait pas pleurer », évoqué plus loin.
Chez l'ail, cette enzyme de l'étape ③ est absente : l'intermédiaire suit alors un autre chemin et devient de l'allicine. Une odeur forte, mais pas de composé lacrymogène. La différence entre oignon et ail tient à une enzyme en plus.
Lycée+Pourquoi la cuisson désactive-t-elle l'enzyme ?
Les enzymes sont des protéines, et leur action dépend de leur forme tridimensionnelle. Seul un partenaire de forme précise s'insère dans une région donnée pour permettre la réaction (spécificité de substrat).
La chaleur défait les liaisons faibles qui maintiennent cette structure, et la forme s'effondre (dénaturation). Une fois cette forme perdue, elle ne se reforme pas au refroidissement. Un œuf dur ne redevient pas cru.
Le ralentissement au froid, lui, obéit à une autre logique : les molécules bougent moins vite et se rencontrent moins souvent, un effet réversible dès qu'on réchauffe. « Refroidir » et « chauffer » n'agissent donc pas de la même façon.
UniversitéLa défense « à deux composants »
Stocker séparément l'ingrédient et l'enzyme, puis les mélanger seulement quand le tissu est endommagé, s'appelle une défense chimique à deux composants. Une stratégie très répandue chez les plantes.
- Brassicacées (wasabi, moutarde, chou, etc.) : glucosinolates et myrosinase. Leur mélange produit des isothiocyanates, à l'origine du piquant
- Genre Allium (oignon, ail) : le mécanisme décrit ici. L'ingrédient est un dérivé d'acide aminé soufré
- Odeur des feuilles vertes : des lipides décomposés par une enzyme donnent les composés dits alcool et aldéhyde des feuilles vertes
Cette conception est rationnelle : pas besoin de garder en permanence une substance agressive, donc pas d'auto-intoxication ; pas de perte par volatilisation pendant le stockage ; et une activation locale, à forte concentration, seulement au moment de l'agression. Une sorte de « poudre et détonateur rangés séparément ».
Le récepteur de l'irritation possède lui aussi un mécanisme. Le facteur lacrymogène activerait des canaux sensoriels (TRPA1, notamment) présents sur les nerfs sensitifs. C'est une voie partagée avec le composé piquant du wasabi et les substances des sprays lacrymogènes : elle est perçue comme une « douleur », déclenchant un réflexe de défense plutôt qu'une sensation gustative.
RechercheL'« oignon qui ne fait pas pleurer » n'est pas encore abouti
- Des oignons dont l'enzyme productrice du facteur lacrymogène est inhibée existent bel et bien. Depuis la découverte de 2002, des techniques de réduction de l'expression génique ont permis de créer des prototypes d'oignons qui font moins pleurer à la coupe. Mais ils ne sont pas encore largement commercialisés.
- Concilier cela avec la saveur reste difficile. En bloquant la production du facteur lacrymogène, l'intermédiaire est redirigé vers d'autres voies. L'arôme caractéristique de l'oignon, et la façon dont le sucré apparaît à la cuisson, pourraient alors changer. Un oignon « qui ne fait pas pleurer mais qui n'a plus le goût d'oignon » n'a pas d'intérêt. Trouver le juste dosage pour ne réduire que les larmes reste en cours.
- Le lien avec des composés bénéfiques pour la santé n'est pas encore clair non plus. Certains composés soufrés de l'oignon ont des effets rapportés sur le sang et les vaisseaux sanguins. On ne sait pas encore bien comment une réduction du composé lacrymogène affecterait ces effets.
- On ignore même pourquoi seul l'oignon a développé cette capacité à faire pleurer. L'ail, pourtant proche, ne possède qu'une enzyme en moins et ne produit pas de facteur lacrymogène. On ne sait pas avec certitude si irriter les yeux était vraiment efficace comme défense contre les herbivores, ou si c'est le sous-produit d'un autre rôle.
Notons que la découverte de l'enzyme responsable du facteur lacrymogène a valu le prix Ig Nobel de chimie 2013. Un prix qui récompense « des recherches qui font d'abord rire, puis réfléchir ».
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / chapitre | Partie de l'article concernée |
|---|---|---|
| Collège | Sciences・structure cellulaire／stimulus et réponse／changements d'état | Compartiments cellulaires, réflexe des larmes, volatilité |
| Lycée | Biologie de base・action des enzymes／structure cellulaire | Réaction en 2 étapes, vacuole et cytoplasme |
| Lycée+ | Biologie・propriétés des enzymes (dénaturation, température optimale) | Pourquoi la cuisson désactive l'enzyme, différence avec le froid |
| Université | Biochimie・science des aliments・physiologie végétale | Défense à deux composants, canaux TRP, composés soufrés |
| Recherche | Amélioration variétale・science alimentaire (non résolu) | Oignon sans larmes, compromis avec la saveur, sens évolutif |
| ― | Économie domestique | Refroidir, couteau bien aiguisé, aération |
- Imai, S. et al., An onion enzyme that makes the eyes water, Nature 419, 685, 2002 (découverte de l'enzyme productrice du facteur lacrymogène).
- Eady, C. C. et al., Silencing onion lachrymatory factor synthase causes a significant change in the sulfur secondary metabolite profile, Plant Physiology 147, 2096–2106, 2008 (oignon sans larmes et changement de saveur).
- Block, E., Garlic and Other Alliums: The Lore and the Science (ouvrage de référence sur la chimie du genre Allium).
- Halkier, B. A. & Gershenzon, J., Biology and biochemistry of glucosinolates, Annual Review of Plant Biology 57, 303–333, 2006 (défense à deux composants des Brassicacées).
- Documents du ministère de l'Agriculture, des Forêts et de la Pêche (農林水産省) et de divers instituts de recherche japonais sur la composition et l'amélioration variétale de l'oignon.
※ Le temps de réaction et l'ampleur des effets varient selon la variété, la fraîcheur et les conditions. Cet article présente des tendances générales.
※ Cet article est une vulgarisation scientifique à visée générale. En cas de forte irritation des yeux, rincez à l'eau claire sans frotter, et consultez un ophtalmologue si les symptômes persistent. Faites attention en manipulant des ustensiles de cuisine. Le contenu présenté vise à faciliter la compréhension du mécanisme.