Nel 1936 va negli USA a perfezionarsi e rimane un anno al California Institute of Technology, sotto la guida di Thomas Hunt Morgan. Rientra a Parigi nel 1937 e consegue nel 1941 il dottorato in biologia, rituffandosi nella ricerca nell'ambito della Sorbona. Scopre il fenomeno della doppia crescita ("diauxia") di colture batteriche poste in miscele differenti di zuccheri. Attivo nella Resistenza francese sin dal 1941, dopo un'irruzione della Gestapo alla Sorbona per sospette attività clandestine, viene invitato dall'amico André Lwoff (anch'egli partigiano) a lavorare all'"Institut Pasteur". Nel 1943 s'iscrive al Partito Comunista Francese, che però abbandona nel 1945 deluso dai metodi antidemocratici usati e dalla sudditanza all'URSS.