CHAPITRE PREMIER

Agents des Altérations

Avant d’aborder l’étude des divers phénomènes d’altération, il est bon de jeter un coup d’œil sur les agents qui les provoquent et de déterminer d’une manière générale le mécanisme de leur action. Parmi ces phénomènes, les uns ne sont que les manifestations de l’activité des vibrations éthérées (lumière et chaleur), les autres résultent de la mise enjeu des éléments qui composent le milieu atmosphérique, d’autres enfin sont corrélatifs du développement d’êtres organisés.

g I. Air ; éléments qui le constituent ; leur mobe d’action.

L’air est le principal agent d’un très grand nombre d’altérations. Son action n’avait pas échappé aux anciens ; quelques exemples nous le montreront. La transformation des pyrites cuivreuses au contact de l’air humide est signalée par Dioscoride

et par Pline *. A l’époque de la Renaissance, Agricola * constate que le plomb augmente de poids au contact de l’air humide.. Boyle 3 , au xvii” siècle, montre que la rouille des métaux (vertde-gris et rouille du fer) est engendrée par des effluves corrosifs de l’air. Il avance que l’air pourrait bien jouer un rôle important dans la formation du nitre. Cette dernière vue est confirmée par Mayow*. Enfin Black 5 conclut de ses expériences que l’air atmosphérique contient une petite proportion d’un air fixe (acide carbonique), auquel il attribue la formation de la crème de l’eau de chaux et la neutralisation des alcalis caustiques.

Ces quelques renseignements suffisent pour montrer que l’on avait déjà, avant la fondation de la chimie pneumatique, quelques notions vagues sur la nature de l’air et sur l’influence qu’il peut exercer sur les corps. Les recherches ultérieures ont permis de mieux déterminer l’action des divers éléments qui com ■ posent l’atmosphère et de distinguer la part qui leur revient de celle qui revient à la lumière et aux ferments dans les phénomènes d’altération.

On sait que l’air est surtout constitué par un mélange d’oxygène, d’azote, d’acide carbonique et de vapeur d’eau. On y trouve encore, comme éléments accessoires, de l’ammoniaque, de l’azotate et de l’azotite d’ammoniaque, une trace d’un carbure d’hydrogène, de l’iode et un grand nombre de particules solides en suspension (poussières). Ces divers corps y existent dans des proportions très différentes et leur activité est aussi très variable.

L'azote, qui est le plus abondant (77 °/ 0 en poids), ne paraît être l’agent d’aucune altération.

L’oxygène, moins abondant (23 °/ 0 ), est pourtant l’élément le

1 Dioscohide, Maleria medica, V, 87 et 91 ; Pline, Hist. nat., XXXIV, 11.

1 De ortu et causis subterraneorum, pag. 492, 1657.

3 Mémoire for a general history of tho air, tom. III, pag. 29.

3 ïraotatus quiaque medico-physici, etc. Oxonii, 1674.

* Lectures oa tbe elomeats of chemistry. Edinburgb, 1803.

plus actif. Son action s’exerce sur un grand nombre de substances. Quelques métalloïdes et métaux ont pour ce corps une affinité assez grande pour se combiner directement avec lui à la température ordinaire. Sauf dans le cas du potassium, le concours de la vapeur d’eau est nécessaire pour que ces combinaisons se produisent ; mais l’oxygène, dans les conditions normales de l’atmosphère, est toujours plus ou moins humide.

L’oxygène, agissant sur des corps composés, peut déplacer certains de leurs éléments : mis en contact avec une solution d’hydrogène sulfuré, il se combine à l’hydrogène pour former de l’eau et met le soufre en liberté. Entin il peut s’ajouter aux corps déjà oxydés et fournir des produits plus riches en oxygène: c’est ainsi que les sels ferreux ont une tendance à passer à l’état de sels ferriques.

Ces deux phénomènes, substitution et addition, peuvent d’ailleurs se combiner et donner lieu à des réactions complexes ; nous aurons l’occasion d’en signaler quelques-unes.

En présence des matières organiques, l’oxygène peut agir de quatre manières différentes : 1° il enlève de l’hydrogène à ces substances: G 4 H 4 (H a O a )-t-0 2 =H a O a -+-G 4 ïï 4 (0 2 ) ; 2° il se substitue à l’hydrogène : C 4 H 4 (H*0 2 ) + 20 a =H s 0 2 + C 4 H 4 0 4 ; 3° il s’ajoute à la substance : l’aldéhyde benzylique se transforme en acide benzoïque : C ,4 H e 0 2 -|-0 2 =C ,4 H 8 0 4 ; 4° il simplifie la molécule organique en lui enlevant, soit du carbone, soit à la fois du carbone et de l’hydrogène ; l’éther, au contact de l’air, se dédouble en alcool et acide acétique : C 4 H 4 (C 4 H 8 0 2 ) + O 4 = C 4 H 4 0 4 + G 4 H®0\

Dans tous ces cas, l’action de l’oxygène est augmentée par le concours de la vapeur d’eau et d’agents physiques tels que la chaleur et la lumière. Dans certaines circonstances môme, le concours de ces agents est nécessaire ; nous reviendrons plus loin sur leur rôle.

L 'ozone serait sans doute une des causes d’altérations le plus

énergiques si sa diffusion dans l’atmosphère était plus grande. On sait qu’il peut décomposer l’iodure de potassium et mettre en liberté l’iode, tandis que l’oxygène ne produit aucun effet sur ce corps.

L’eau, dont les effets se font d’autant mieux sentir que la température est moins élevée, se combine spontanément avec les anhydrides et les ramène à l’état d’hydrates ; mais elle peut amener aussi des dédoublements : le sulfovinate de soude, au contact de l’air humide, se décompose en bisulfate de soude et alcool. Signalons aussi son influence sur les corps hygrométriques : les sels déliquescents perdent leur forme cristalline, se dissolvent dans l’eau qu’ils ont condensée; certains liquides, comme la glycérine, se diluent peu à peu.

L’acide carbonique n’existe dans l’air qu’en proportions presque infinitésimales, 4-6/10000 en poids. Son influence comme cause d’altérations n’en est pas moins manifeste; Il se combine directement avec les bases alcalines et terreuses, qu’il transforme en carbonates ou môme en hydrocarbonates. Il peut se substituer dans certains sels à l’élément électro-négatif si celui-ci est volatil ou si l'acide carbonique forme avec la base un composé plus stable ou un composé insoluble : l'acétate de plomb perd peu à peu une portion de son acide acétique et se transforme partiellement en carbonate de plomb plus stable ; les solutions de sels de plomb basiques donnont un précipité de carbonate de plomb lorsqu’elles sont exposées au contact de l’air. Cette action décomposante do l’acide carbonique exige le plus souvent le concours de l’eau en vapeurs ou liquide.

L'ammoniaque, les sels ammoniacaux et l'iode ne paraissent avoir aucune influence sur les altérations, en raison môme de la faible quantité de ces corps.

On ne peut en dire autant des poussières *. Nous nous occupe-

< Voir F.-A. Pouchet, Aèrosoopio. Los corpuscules et miasmes de l'air. Rouen, 1870; G. Tissandiiîh, Les poussières del'uir. Paris, 1877.

— li¬

rons, dans un paragraphe spécial, des poussières organisées, à cause de leur nature propre et de leur importance. Les poussières inanimées sont de nature organique ou minérale.

Les poussières organiques sont formées de débris de tissus végétaux ou animaux.

Si elles viennent à tomber sur des substances avides d’eau, celles-ci les décomposent en leur enlevant les éléments de l’eau qu’elles renferment, lescharbonnent. C’est à ce phénomène qu’il faut attribuer la coloration brune que prend peu à peu l’acide sulfurique concentré, exposé à l’air. Dans d’autres cas, elles peuvent combiner leur action à celle de la lumière et, en s’oxydant elles-mêmes, amener la réduction de sels oxygénés : le nitrate d’argent noircit lorsqu’on l’expose à l’air et à la lumière ; à la lumière seule et à l'abri des poussières, il se conserve sans altération.

Les poussières minérales ont une constitution des plus variées : produites par l’usure des roches, elles sont formées de tous les éléments qui composent ces dernières (calcaire, argile, sels magnésiens et sodiques, silice, etc.) ; on y a trouvé aussi une assez grande quantité de corpuscules ferrugineux souvent d’origine météorique (Tissandier). La nature des altérations qu’elles peuvent produire est des plus variées, puisqu’elle dépend de la constitution si variée elle-même des poussières et du liquide sur lequel elles se déposent. Ajoutons que les corps solides ne peuvent être influencés par elles que s’ils sont humides.

§ IL Ferments ; leur mode d’action.

La fermentation et la putréfaction sont des phénomènes connus de toute antiquité, au moins dans leurs principales manifestations. Mais les causes en étaient absolument ignorées : considérées en général comme spontanées, on savait pourtant que certaines fermentations ne se produisaient qu’en présence de ferments parti-

culiers (fermentation du pain, de la bière). Les premières idées nettes sur la nature des ferments n’apparurent que très tard.

Leuwenhoek constata, en 1680, la forme des globules de la levûre de bière et admit leur nature végétale. Les recherches ultérieures d’Astier, de Kieser, de Desmazières, firent mieux connaître le ferment de la bière : Gagniard de Latour décrivit son mode de multiplication par bourgeonnement L

Kützing 2 appela à son tour l’attention sur les autres organismes qui naissent dans les liquides fermentés et constata toujours leur nature végétale. Mais c’est à Turpin 3 qu’il était réservé d’affirmer qu’il existe une corrélation entre le développement du ferment et la fermentation.

Cette idée, confirmée, pour la fermentation alcoolique seule, par M. Bouchardat 4 , fut niée par Liebig, Gerhardt, M. Berthelot & , M. Robin 6 et d’autres : ces auteurs aimaient mieux voir dans l’acte de la fermentation deux phénomènes concomitants, sans qu’il y eût entre eux une relation nécessaire de cause à effet, et bien que les expériences de Schwan, de Schrœder et Dusch ’ eussent apporté un nouvel appui aux idées de Turpin. Mais les remarquables travaux de M. Pasteur, commencés vers 1856, apportèrent la lumière dans une question aussi controversée, en même temps qu’ils ouvrirent la voie à des recherches nouvelles. Le nombre des fermentations connues et celui des végétaux susceptibles de les produire s'accrurent considérablement. Mais nous n’avons pas à faire ici l’histoire de toutes les fermentations ;

* Astier, Annales de Chimie, tom. LXXXVII, pag. 271, 1813; Kieser, Schweigger’s Journ., tom. XII, pag. 229, 1814 ; Desmazières, Ann. Sc. nat., 1825; Caoniard de Latour, Ann. de Chim. et de Phys. (2), tom. LXXVIII, 1835.

3 Journ. fur prakt. Chem., Bd. III, 1838.

3 Mémoires de l'Acad. des Sc., 20 août 1838.

* Compt. rend., tom. XVIII et XIX, 1814.

‘ Compt. rend., tom. XLIV, 1847.

Thèse pour l'agrégation. Paris, 1847.

7 Ann. der Chem, und Pharm., tom, LXXIX, pag. 545.

nous nous occuperons surtout des ferments qui peuvent altérer dans des conditions variées les produits que la chimie fournit à la matière médicale.

Les végétaux, agents des fermentations, ne sont pas seulement des Levûres et des Bactéries, ainsi qu’on l’avait constaté d’abord; les travaux de MM. Pasteur, Van Tieghem, Fitz, Hofmann, ont montré que des champignons de divers groupes, et en particulier ceux qui constituent les moisissures vulgaires, peuvent aussi jouer le rôle de ferments.

Depuis longtemps déjà l’on avait observé que dans les solutions de substances organiques ou même de corps minéraux il peut apparaître des amas muqueux de filaments ramifiés. En 1832, Biasoletto * appela l’attention sur quelques-unes de ces productions, etKützing 2 , de 1837 à 1847, en décrivit un grand nombre. Bory de Saint-Vincent, Brébisson, firent à la même époque quelques observations sur le même sujet. Dans tous les cas, la nature exacte de ces végétations n’était pas connue. Lorsqu’on ne se bornait pas à les désigner du nom de dépôts mucilagineux , c’est dans le groupe des Algues qu’on allait chercher leur place. Kiitzingcréa ainsi des genres et des espèces, fit des rapprochements que l’on admit longtemps sans les contrôler et que les observations modernes conduisent à considérer comme erronés.

Il est aujourd’hui facile de rattacher tous ces flocons, tous ces voiles muqueux aux diverses plantes dont ils ne constituent qu’une forme végétative un peu anormale.

Les plantes qui jouent normalement le rôle de ferments ou qui peuvent jouer accidentellement ce rôle appartiennent surtout aux groupes suivants :

< Di alcune Alghe microscopiche. Trieste, 1834.

a Journ. für prakt. Chem. Bd. I, pag. 475, 1854 ; Bd. III, 1838 ; Bd. XI, 1847, *1 Phycologia generalis. Leipzick, 1843.

/ Ootnycètes.... Mucorinées (Mucor, Thamnidium).

I / Discomycètes ( Saccharomyces ).

Champignons. 7 i Périsporiucées ( Aspergillus, Stcrigmatocystis,

! Ascomyceies.. j Pénicillium).

\ ( Pyrénomycètes ( Chætomium).

., „ . , ( Nostocaoées (Beggiatoa, Leuconostoc).

A1 8 u8t! . Cyanophycees. j Baclériacée9(MïcrococaM,jBac£em<m, Bacillus).

En étudiant les diverses fermentations qui intéressent plus spécialement le pharmacien, nous auruns l’occasion de signaler des espèces appartenant à la plupart de ces genres. Parmi eux, les genres Saccharomyces, Beggiatoa, Leuconostoc , les diverses formes de Bactériacées, ne sont connues qu’à l’état de ferments ; nous n’avons pas d’ailleurs à faire leur étude morphologique. Au contraire, les plantes appartenant aux familles des Mucorinées, des Périsporiacées et des Pyrénomycètes, dont la vie est essentiellement aérienne et qui constituent les moisissures ordinaires, no deviennent ferments que par adaptation à des conditions de vie anormales. Aussi voit-on quelquefois dans ces circonstances le thalle de ces végétaux subir de profondes modifications.

Semées à la surface des liquides nutritifs, les moisissures conservent leur aspect normal. Si la spore se développe au sein du liquide fermentescible, la jeune plante conserve sa forme filamenteuse pourvu que le milieu nutritif ait le contact de l’air, mais ne forme généralement pas d’appareil reproducteur. Si enfin ces végétaux sont privés d’oxygène libre, les uns cessent bientôt de vivre, les autres ( Mucor raccmosus, Pénicillium, glaucum, Aspergillus, etc.) s’adaptent à ces nouvelles conditions et, bien que leur vie soit languissante, se conduisent comme de vrais ferments, empruntant l’oxygène qui leur est nécessaire aux substances que renferme le liquide où ils vivent. On voit alors le thalle subir des déformations remarquables : les rameaux qui prennent naissance se divisent par des cloisons en articles courts qui s’arrondissent, fofment dés chapelets et se dissocient aisément. Les cellules ainsi séparées ressemblent aux cellules

des Saccharomyces, bourgeonnent comme elles, mais ne produisent pas de spores. Si l’asphyxie se prolonge, la mort survient; mais si l’oxygène est rendu, chaque cellule s’allonge en un tube qui reproduit le thalle filamenteux ordinaire 1 .

Nous devons nous demander maintenant comment les germes arrivent au contact des liquides fermentescibles, quelle est la nature des altérations que produisent les plantes auxquelles ils donnent naissance, et enfin quel est le mécanisme de l’action des ferments. "Les travaux de M. Pasteur, en détruisant l’ancienne idée des générations spontanées, ont répondu il y a longtemps à la première question. Si l’on recueille la poussière qui se dépose ’ à la surface des pierres, des feuilles, etc., et qu’on regarde au microscope cette poussière délayée dans une goutte d’eau, on constate la présence de spores, de cellules delevûres et de bactéries, de tubes mycéliens, etc. Si à l’aide d’un aspirateur on fait passer de l’air dans un tube de verre renfermant un tampon de coton, on trouve celui-ci couvert de poussières de même nature 2 . Les expériences de ce genre, répétées et modifiées par de nombreux expérimentateurs, ont conduit au môme résultat. L’air est donc le véhicule des germes des ferments; ceux-ci, tantôt restent en suspension dans l’atmosphère, tantôt se déposent à la surface des objets qui nous entourent; de là, deux origines pour les germes qui peuvent apporter l’infection dans un liquide donné : les uns sont introduits par l’air en contact avec le liquide, les autres proviennent des ustensiles employés, et des matières qui ont servi à faire la solution si c’est sur une solution que l’on expérimente. Mais tous les germes ainsi introduits ne doivent pas nécessairement se développer ; la composi-

1 Pasteur, Compt. rend., tom. LU, pag. 1260, 1861, et Études sur la bière. Paris, 1876 ; Pra, Bull, de la Soc. chim. de Berlin, H. II, pag. 48, .1873 ; Gayon, Ann. de Chim. et de Phys. (5), tom. XIV, 1878.

a Pasteur, Ann. de Chim. et de Phys. (3), tom. LXIV, pag. 27.

tiondu liquide exerce une influence considérable sur la nature des productions qui apparaîtront. On peut dire d’une manière générale qu’une faible acidité nuit au développement des bactéries et favorise au contraire l’apparition des moisissures ; la neutralité ou une faible alcalinité agissent d’un manière précisément inverse \

Les effets produits par les divers ferments varient dans une même famille, dans un même genre et aussi dans une même espèce, suivant la nature du milieu nutritif et des conditions dans lesquelles la plante végète. On peut les grouper sous cinq chefs principaux, que nous allons énumérer en prenant chaque fois les exemples les plus caractéristiques.

1. Fermentation par hydratation. — Sous l’influence du ferment, les éléments de l’eau s’ajoutent simplement à la matière fermentescible : le Micrococcus Ureæ, par exemple, transforme ainsi l’urée en carbonate d’ammoniaque :

C 2 0 2 A.z 2 H 4 + 2H 2 0 2 = C 2 0 4 (AzH 4 0) 2 .

2. Fermentation par dédoublement. —La fermentation alcoolique en constitue le type le plus connu ; sous l’influence des Saccharomyces ou de quelques moisissures végétant comme ferments, le glucose se dédouble en alcool, glycérine, acide succinique et acide carbonique :

C 12 H l2 0 12 = 2C 4 H"0 2 + 4 GO 2 49 C t2 H ,2 0 12 = 12C 8 H®0 8 +• 72G“H I '0 # + 60CO 2 .

3. Fermentation par hydratation et dédoublement. — Le Saccharomyces Olei fixe sur les corps gras les éléments de l’eau et les saponifie ; de même, le sucre de canne est interverti par l’action hydratante des levûres ou du Pénicillium glaucum.