PAR LES TISSUS ACTIONS BIOCIILMIQUES CORRESPONDANTES

Par le D' Hyac. GUIIiljBBilNOT.

Effets biochimiques des radiations en général. Leur relation avec la quantité de rayonnement absorbée.

Un rayonnement qui s'absorbe dans la matière, inorganique ou organique, y produit des effets variés : élévation de température, effets chimiques, etc. Si d'après les idées nouvelles que nous nous faisons de la matière nous voulions synthétiser les transformations de l'énergie radiante absorbée, nous pourrions dire que tantôt cette énergie modifie les relations dynamiques intermoléculaires sans altérer la molécule chimique, tantôt elle modifie les relations dynamiques intra-moléculaires en dissociant la molécule et en provoquant d'autres combinaisons atomiques; elle serait capable, enfin, dans certains cas, d'atteindre l'architecture atomique ellemême, de provoquer l'émission de particules a et g.

Les actions physiques (caloriques en particulier) se rattacheraient au premier groupe. Les actions chimiques au deuxième. Quant au troisième groupe, il comprendrait un ensemble de phénomènes nouveaux qui relèvent d'une étude à peine ébauchée, celle de la désagrégation lente de la matière retournant à l'état d'électrons.

Il semble, que suivant la qualité du rayonnement, je veux dire suivant la longueur d'onde, telle ou telle de ces actions tend plutôt à se produire. Il est établi qu'une même quantité d'énergie radiante, suivant qu'elle appartient à tel ou tel échelon de la gamme des radiations, est plus apte à produire des actions physiques, des actions chimiques, ou des actions électroniques. Il y a donc évidepiment une certaine spécificité attachée â la qualité d'un rayonnement.

Mais si, restreignant le domaine de notre expérimentation, nous considérons non plus l'ensemble des effets physiques, chimiques ou

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électroniques produits par les radiations^ mais seulement leurs effets chimiques, nous pouvons en général observer ceci : c'est que les effets chimiques, les effets biochimiques en particulier, sont fonctions de la quantité de ^radiations absorbées et très peu de leur qualité.

Ce n'est pas à dire que la qualité n'intervient pas puissamment dans la dose^d'effet produit,^mais elle intervient en modifiant la quantité absorbée.

Ainsi prenons un exemple : Soumettez une feuille verte à un rayonment rouge de k = 0\k7 et une autre feuille pareille à un rayonnement vert de k = Op.5 ; la fonction chlorophyllienne s'opérera normalement au maximum avec le premier et sera nulle avec le second, quoique l'intensité des rayonnements ait été choisie identique. Mais mesurez la quantité d'énergie absorbée dans chacun de ces cas par la chlorophylle, vous la trouverez nulle pour le vert et maxima pour le rouge.

Eh bien, presque toutes les expériences concourent à montrer que les effets biochimiques produits par un groupe de radiations voisines sont uniquement fonction de cette quantité absorbée et que la qualité du rayonnement n'intervient que pour modifier cette dose absorbée. En un mot, l'énergie radiante retenue par la matière, lorsqu'on considère un groupe de radiations voisines, produit des effets à peu près proportionnels à la quantité absorbée quelle que soit la qualité, et les changements de cette qualité ne modifient guère les résultats qu'en modifiant la quantité absorbée.

J'ai dit : lorsqu'on considère un groupe de radiations voisines; c'est qu'en effet, on ne doit pas se hâter de généraliser des conclusions dans un champ d'étude encore aussi peu exploré. Par exemple, des travaux de nombreux expérimentateurs sont venus nous montrer que les radiations de grandes longueurs d'onde, comme les ondes hertziennes, ou de très courtes longueurs d'onde, comme les rayons X, n'avaient pas d'action tropique sur les végétaux, qu'elles ne produisaient pas d'action comparable au phototropisme bien connu chez presque toutes les plantes. Nous savons d'autre part que les rayons X, quelle que soit leur qualité sont absorbés par la matière et que la proportion absorbée varie seulement suivant la qualité du rayonnement, suivant le poids atomique et la densité de la matière. Or, cette quantité absorbée ne paraît pas capable de provoquer certaines actions biochimiques, telle que la fonction chlorophyllienne.

Voilà donc quelques faits pris entre mille qui semblent nous mettre en garde contre une tendance naturelle à généraliser des déductions tirées d'observations particulières.

r Cependant, là encore il y a matière à discussion. Il faut observer que nous sommes encore peu documentés sur la quantité d'énergie absorbée par les substances organiques, par les milieux électrolytiques ou ioniques lorsqu'ils sont traversés par un rayonnement hertzien. Pouvons-nous comparer dès lors l'action d'un rayonnement hertzien à celle d'un faisceau monochromatique rouge sans savoir la part d'énergie transformable en effets biochimiques? Et s'il faut en croire certains avertissements, la négation de toute action tropique serait

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au moins prématurée : des expériences de Hégler nous autorisent à rechercher systématiquement le radiotropisme provoqué par des rayons hertziens : cet auteur a montré en effet que la mucoracée phycomices nitens se courbe sous les ondes électromagnétiques.

Nous pourrions en dire autant des rayons X lorsque nous considérons la fonction chlorophyllienne ou les actions tropiques. Les rayons X ne paraissent pas avoir d'action tropique d'après les observations de plusieurs auteurs, et en particulier de Errera (C R, 30 mars 1906). Je n'ai moi-même constaté aucun radiotropisme chez les végétaux à chlorophylle sous l'action des rayons X ou des rayons du radium. Mais avant de conclure que les radiations de courtes longueurs d'onde, au contraire des radiations solaires, n'ont pas d'action tropique, il faut mesurer la quantité d'énergie absorbée par chacun des éléments organiques dans chacun de ces rayonnements. L'absorption sélective des radiations solaires par la matière est tout à fait remarquable. Les leucites des cellules vertes renferment des substances colorées qui trient les longueurs d'onde avec une précision étonnante; le vert n'est pas absorbé par la chlorophylle, le rouge y subit une absorption totale; certaines substances, telles que l'érythrophylle, paraissent avoir pour objet d'absorber certaines radiations dont l'effet pourrait être nocif dans un rayonnement trop intense. Au contraire, en présence d un rayonnement X, pas de sélection, pas de protection pour les éléments qui n'ont rien à attendre de l'énergie radiante. Toutes les parties traversées subissent l'action de cette énergie, d'autant plus que leur densité est plus élevée. Des éléments tels que la chlorophylle, qui ont besoin de beaucoup d'énergie, en reçoivent peu relativement; les cellules en voie de karyokinèse, qui n'en ont pas besoin, en reçoivent à dose nocive; et si l'on ne prend pas la précaution de protéger les racines, ces parties ellesmêmes, qui fuient normalement la lumière, sont largement irradiées par les rayons X en expérience. Ces observations suffisent à faire voir, je pense, de combien de précautions il faut s'entourer lorsqu'on compare des radiations aussi différentes; et le moment n'est pas encore venu de dire : les rayons X ont ou n'ont pas une action tropique, ont ou n'ont pas le pouvoir de provoquer l'action chlorophyllienne. On pourra le dire quand on aura fait absorber une même quantité d'énergie radiante provenant soit d'un faisceau lumineux, soit d'un faisceau de rayons X aux éléments étudiés, à l'exclusion de ceux qui normalement n'absorbent pas d'énergie radiante et qui ne peuvent qu'en souffrir.

Quoi qu'il en soit, et pour ne pas conclure trop vite, je crois devoir, provisoirement, conserver la formule que j'énonçais tout à l'heure : les effets biochimiques produits sur la matière vivante dépendent de la quantité absorbée lorsqu'on considère des radiations voisines dans la gamme des longueurs d'onde.

Les expériences que j'ai exécutées au cours de ces deux dernières années m'ont conduit peu à peu à cette formule à travers des faits parfois .très contradictoires en apparence.

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Beaucoup de ces contradictions se sont dissipées grâce au système de mesures que j'emploie pour les radiations nouvelles, le système fluorométrique, qui dans un autre ordre de recherches a déjà donné entre les mains de Benoist des résultats d'une si remarquable précision. J'ai décrit antérieurement ce procédé, et je rappelle seulement ici que je désigne conventionnellement par la lettre M l'unité d'intensité de champ choisie, et par M l'unité de quantité de radiation correspondant à une durée de 1 minute et à 1 M d'intensité de champ : 1 M équivaut environ à 1/125 de TH de Holzknecht; 1 M est le quadruple de l'intensité de champ nécessaire pour donner sur un écran de platino-cyanure de baryum la même luminosité qu'un étalon de radium déterminé et placé dans des conditions déterminées.

Nous allons passer en revue certaines questions relatives à ce procédé et exposer ensuite quelques expériences de physiologie végétale qui peuvent nous aider à interpréter les phénomènes biochimiques généraux dus à l'absorption des radiations.

L Étude de quelques questions relatives a la valeur DU procédé de mesure fluorométrique.

lo Le pouvoir fluoroscopique des rayons X est une propriété qui peut servir de mesure à leurs effets biochimiques. — J'ai communiqué à la Société de Biologie des épreuves radiographiques de 1, 2, 3, ... M de quantité de rayons X de diverses qualités; ces épreuves montraient l'égalité approximative d'effets chimiques quelle que soit la qualité de rayonnement. Ainsi un tube Chabaud à osmo laissant passer 15/10 à 18/10 de m A. et marquant 1 1/2 à 2 au radiochromomètre de Benoist avait une équivalence de 20 centimètres, c'est-à-dire qu'à 20 centimètres il produisait la même fluorescence que celle de ma plage étalon; il fallait donc, à 20 centimètres, quatre minutes pour obtenir 1 M de quantité. Ce même tube laissant passer 6/10 de mA. et marquant 7 à 8 au radiochromomètre avait une équivalence de 130 centimètres, c'est-à-dire qu'à 130 centimètres, il fallait quatre minutes pour obtenir 1 M ou qu'à 20 centimètres, il ne fallait que 5 secondes 1/2 pour obtenir cette même quantité de 1 M. Si dans le premier cas nous posons (à 20 centimètres) 4 minutes, 8 minutes, etc., et dans le deuxième cas, à cette même distance de 20 centimètres, nous posons 5 secondes 1/2, 11 secondes, etc., nous aurons l'effet radio graphique de 1, 2, 3 M d'un rayonnement n® 1 à 2 et d'un rayonnement no 7 à 8. On pourrait s'attendre à trouver de très grandes dlfférencesM'impression radiographique : si cela était, il n'y aurait pas parallélisme suffi iant entre les effets chimiques et les effets fluoroscopiques. Les épreuves exécutées sur une même feuille de papier au gélatino-bromure, répétées une série de fois et sous des équivalences très variées avec des degrés radiochromométriques différents et derrière deux feuilles de papier aiguille dont l'absorption est à

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peu près négligeable comme celle du bristol du petit écran que j'employais, ces épreuves, dis-je, m'ont montré que les différences étaient peu considérables, le pouvoir fluoroscopique croissant seulement un peu par rapport au pouvoir chimique (radio graphique) quand on va du no 2 vers le n<* 10 de Benoist.

Le pouvoir fluoroscopique peut donc, au même titre que les réactions chimiques, servir à la mesure des effets biochimiques, et de petites variations de qualité n'entraînent pas d'écarts appréciables dans les mesures; l'effet chimique restant fonction du carré de l'équivalence dans des limites assez étendues de la qualité du rayonnement.

2» L'absorption par les couches d'air atmosphérique n'apporte pas pour les équivalences de nos tubes courants, et pour les qualités de rayons couramment employées^ de perturbations appréciables à la loi du carré de la distance, — Il y avait à craindre, surtout pour les rayons peu pénétrants, que l'absorption par l'air mette en défaut la loi du carré de la distance, qui nous sert continuellement dans nos mesures. J'ai montré à la Société de Biologie des épreuves radiographiques donnant l'impression de 1, 2, 3 M à différentes distances, la pose étant calculée par application de cette loi du carré. Il n'y a pas d'écart sensible. Une échelle de teinte, de contrôle allant de 1/4 d'M en 1/4 d'M devait permettre de déterminer pour chaque espèce de rayons un coefficient de correction. Cette correction est, en pratique, inutile.

3^ Le pouvoir fluoroscopique et le pouvoir chimique varient parallèlement lorsque varie la fréquence des décharges cathodiques (production des rayons par la statique, par la bobine avec Wenhelt, par la bobine à trembleur lent, par les transformateurs), — Cette comparaison a été étudiée sous l'inspiration de M. Béclère, qui a bien voulu s'intéresser à ma méthode et m'a tout de suite soulevé des objections dont les unes avaient déjà leur réponse et dont les autres étaient à étudier. La plus importante, à son avis et au mien, était celle-là. J'ai donc pris l'impression radiographique de 1, 2, 3 M de rayons X produits par la machine électrostatique, puis par une bobine munie d'un Wenhelt, puis enfin par une bobine munie d'un trembleur ordinaire. L'action radiographique a été la même. Les équivalences étaient très différentes : 50 centimètres avec la statique, 150 centimètres avec le trembleur mécanique, 90 centimètres avec l'électrolytique

4^ Constance du réactif. — J'ai indiqué aussi à la Société de Biologie comment j'évite les variations de luminescence dues au virage inégal du platino-cyanure sous l'action des rayons X et des rayons du radium. Tout d'abord les plages ne sont soumises qu'à 1/4 d'M par minute, ce qui est une dose peu considérable pour produire le virage. Ensuite un dispositif à renversement permet de soustraire le platino-cyanure à l'action des radiations dans l'intervalle des mesures. Enfin les plages sont interchangeables, et tout l'écran, amovible, peut se placer à la lumière dans l'intervalle des séances. En raison de l'absorption considérable des rayons du radium par le carton des

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écrans, j'ai fait construire des écrans spéciaux sans cartons, ce qui diminue de près de moitié le prix du sel de radium à employer pour obtenir la plage luminescente étalon.

II. 'RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX DONNÉS PAR LA QUANTITOMÉTRIE DU FAISCEAU INCIDENT

Expériences de physiologie végétale faites soit sans aucune mesure^ soit avec la mesure fluorométrique du rayonnement incident — Les expériences que je vais brièvement rapporter ici ne comportent pas la mesure vraie de la quantité de rayonnement retenue, absorbée par le tissu considéré. Les unes sont qualitatives seulement, les autres, il est vrai, sont quantitatives, mais la mesure de quantité porte sur le rayonnement incident et non sur la quantité vraiment retenue par les tissus. Elles sont faites comme nous faisons nos mesures en radiothérapie : nous définissons quantitativement le rayonnement incident et rien de plus.

J'ai étudié l'action des rayons X et des rayons du radium sur les graines en période de vie latente. Déjà les expériences de Muntz, Van Tieghem, Bonnier, Jodin, Maquenne, Laurent (*), etc., ont montré que le pouvoir germinatif des graines ne se conservait que si elles étaient protégées contre toute cause d'oxydation. D'autre part, les recherches de Tines Tammes et de Jodin ont mis en évidence l'action nocive de la lumière solaire, surtout sur les graines petites et à téguments foncés de couleur. Cette action nocive se manifeste aussi si Ton fait agir la lumière durant la période de germination (Bonnier, Mangin). Au contraire, il semblerait, d'après les expériences de Schobert, Maldiney et Thouvenin, Dauphin, Matout, Nathanson, etc., que les rayons X seraient sans action sur la graine et l'embryon en voie de germination (sauf peut-être une action accélératrice), tandis que les rayons du radium retarderaient ou arrêteraient la croissance (Matout, Nathansen). Ainsi, de ces travaux il paraîtrait résulter que la lumière solaire est nocive quand elle est absorbée (graines petites à coques sombres), peut-être grâce au processus d'oxydation qu'elle détermine, tandis que les rayons X, partiellement absorbés cependant eux aussi par toute matière traversée, seraient inoffensifs. Les rayons du radium seraient plus nocifs que la lumière.

Mes expériences apportent, je crois, un peu de clarté dans cette question. J'ai d'abord constaté, après Matout, l'action nettement retardante ou même fatale de l'irradiation du radium sur la graine de rave en particulier. Puis j'ai vu que le rayonnement du radium avait un effet nocif très net sur la graine de potiron, alors que des doses de rayons X du même ordre de grandeur ne paraissaient pas

(') Voir à ce sujet l'excellente thèse de Nogier de Lyon où l'on trouvera toute la bibliographie de la question.