CHAPITRE II

APERCU GÉNÉRAL SUR LEUR CONSTITU- TION CHIMIQUE : LES GRANDS FAMILLES CHIMIQUES D'ALCALOÏDES.

À. — Définition des alcaloïides : on désigne ainsi des substances azotées hétérocycliques, à structure moléculaire relativement complexe pouvant présenter des différences chimiques très grandes entre elles, mais rapprochées par un certain nombre de propriétés communes :

1. Tous ont des propriétés basiques plus ou moins prononcées; ainsi la aicotine a une basicité forte, analogue à celle de l’ammoniaque, alors que la caféine au contraire est presque neutre. Entre ces deux extrêmes toute une gamme d’intermédiaires.

2. Tous forment avec les acides des sels plus ou moins stables, précipitables en solution aqueuse par un certain nombre de réactifs dits généraux.

8. Ils existent dans les plantes non à l’état libre, mais soit sous forme de sels, soit combinés aux tanins. La plupart sont cristallisables et fixes : ce sont des alcaloïdes oxygénés, sauf quelques exceptions (pilocarpine, pelletiérine) ; quelquesuns sont liquides et volatils, ils manquent d'oxygène : conicine, nicotine, spartéine. Ils sont souvent caractéristiques de certaines familles, de certains genres ou espèces.

4. Ils présentent des actions physiologiques puissantes et variées sur les animaux.

2. — Aperçu sur leur constitution chimique : le noyau fondamental organique qui constitue ces bases végétales, comme on les appelle encore, est variable suivant l’alcaloïde considéré. En

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réunissant ceux qui possèdent uu même noyau, on constitué ainsi des familles chimiques dont les cinq principales sont les suivantes :

4. Alcaloïides dérivés de la purine: dont le noyau existe dans la caféine du caféier, du théier, dans la théobromine du cacaoyer.

2. Alcaloïdes dérivant du pyrrol ou de l’un de ses dérivés, la pyrrolidine : la nicotine du tabac, l’atropine et les autres alcaloïdes des solanées mydriatiques, la cocaïne de l’£Erythroxylon coca,

3. Alcaloïdes dérivant de la pyridine ou de l'un de ses dérivés, la pipéridine : la conicine de la ciguë, la spartéine du genêt et du lupin, la strychnine et la brucine des strychnées, l’aconitine des aconits.

4. Alcaloïdes dérivant du pyrrol associé au noyau benzénique : noyau indol qui existe chez quelques alcaloïdes.

5. Alcaloïdes dérivant de la pyridine associée au noyau benzénique : noyaux quinoléine ou isoquinoléine que l’on trouve dans la quinine et les autres alcaloïdes des quinquinas.

6. Alcaloïdes dérivant du phénanthrène : morphine et alcaloïdes voisins du pavot.

1. Alcaloïdes dérivant de la bétaine : caractérisés non plus par un noyau cyclique, mais par un groupement ammonium quaternaire : choline, muscarine de certains champignons.

Etude du mécanisme biologique de leur formation.

Les hypothèses formulées sur leur origine sont au nombre de deux principales, plus ou moins ingénieuses au point de vue chimique, mais ne reposant pas sur des bases expérimentales certaines :

4.— Les alcaloïdes dérivent des acides aminés. C’est la théorie généralement admise. Des liens chimiques étroits semblent relier

alcaloïdes et matières protéiques : presque tous les alcaloïdes sont constitués par [un noyau pyrrolique ou pyridique ou renferment un de ces noyaux dans leur molécule. D'où l’idée de rapprocher, à cause de leur constitution, la formation des alcaloïdes de celle des matières protéiques.

Mais ainsi que le faisait remarquer Goris dans son travail, « les alcaloïdes sont-ils une étape dans l'édification de la molécule albuminoïde, ou au contraire des albuminoïdes en voie de dégradation » ?

Les alcaloïdes semblent dériver des acides-aminés issus de l’hydrolyse des matières protéiques : en effet un grand nombre des noyaux des alcaloïdes retirés des plantes se retrouvent daus les produits de désagrégation des matières protéiques, ainsi que la classification générale des alcaloïdes peut le montrer :

a) L'origine albuminoïde des alcaloïdes à noyaux puriques, bétaïques, pyrroliques semble avoir été bien mise en évidence.

Exemple : analogie de constitution entre la caféine et la théobromine retirées des végétaux et les produits similaires de dégradation des nucléoprotéides des tissus ; exemple : parenté de constitution entre les alcaloïdes du groupe de l’indol et le tryptophane, entre les alcaloïdes pyrroliques et la proline ou alcaloïde pyrrolidine carbonique, provenant de l’hydrolyse des matières protéiques ; exemple, l'hydrolyse des lécithides produisant de la choline, de la bétaïne, expliquerait l’existence dans certaines plantes d’alcaloïdes contenant ces noyaux. :

b) Le rapprochement entre les alcaloïdes à noyaux pyridiques et quinoléiques et les matières protéiques est moins nettement visible.

Or l'étude du mode de formation de ces derniers alcaloïdes a conduit successivement : 1. à l'hypothèse ingénieuse de A .Picrer, 1905, sur la genèse des alcaloïdes ; 2. aux recherches expérimentales de Cramician Er Ravenna; 1912.

1. A. Picrer fait dériver les bases pyridiques et quinoléiques des deux noyaux pyrrol et indol (c'est-à-dire en somme des acides aminés: proline et tryptophane) par méthylation.

Pour cela il attribue à l’aldéhyde formique, premier produit de synthèse de l’assimilation chlorophyllienne, le rôle d'agent méthylant intra-cellulaire : dans la plante, et par conséquent à froid. 1€ il transformerait (par fixation de CH! et transposition moléculaire d'un 5° atome de carbone), le novau pyrrolique à o sommets en noyau pyridique à 6 sommets, transformations qui exigent dans nos laboratoires l'emploi de la chaleur et de réactifs énergiques; 20 d’autre part, il méthylerait divers alcaloïdes : en effet on a remarqué que les alcaloïdes d’une même plante peuvent être rangés en séries homologues où certains atomes d'H sont remplacés par des radicaux CH : exemples, dans la ciguë la conicine est associée à la méthylconicine ; dans le pavot la morphine à la méthylmorphine ou codéine.

Pour appuyer son hypothèse, Picrer invoque la présence dans certains alcaloïdes d’un noyau pyrrolique et d’un noyau pyridinique associés ; exempie: dans la nicotine, l’atropine, la cocaïne. Et, dans certaines plantes, on trouve à la fois des alcaloïdes à noyau pyridique et d’autres à noyau pyrrolique.

WinrersTein er Trier, en 1910, ont admis l’hypothèse de A. Prerer bien qu’à cette époque aucun fait expérimental ne soit venu la confirmer.

2. Cramicran gr RAvENnaA*?, 1912, ont essayé de démontrer par l'expérience la formation des alcaloïdes à partir des bases pyridiques et pyrroliques.

Le but de leurs recherches était de savoir si certaines substances azotées, injectées à des plantes alcaloïdifères, avaient une action sur la teneur en alcaloïdes de ces plantes.

Principe : 1. Injecter à des plantes renfermant normalement des alcaloïdes : exemple datura, tabac, des composés pyridiques variés : pyridine, pipéridine, acide carbopyrrolique ; 2. Doser les alcaloïdes dans ces plantes et dans d'autres semblables non injectées et servant de témoin. Une augmentation d’alcaloïdes dansles plantes injectées serait en faveur del'hypothèsede Pictet.

Mode opératoire et résultats : a) dans plusieurs séries d'expériences sur la datura et sur le tabac avec Le tartrate de pyridine,

le tartrate de pipéridine, le carbopyrrolate de sodium, injectés à doses variables, à 3-4 reprises, à 45 jours environ d'intervalle, ils avaient constaté une légère augmentation dans les proportions d’alcaloïdes dans les plantes. Les matières injectées disparaissaient assez rapidement ; exemple 1.100 grammes de tartrate de pyridine avaient été introduits en 4 fois à 15 jours de distance dans 90 pieds de tabac ; à la fin de l'expérience il n’en restait plus que 8 grammes et la teneur en nicotine était passée de Ogr. 74 % à 1 gr. 10 %. Ainsi donc, la pyridine disparaissait presque entièrement tout en déterminant une légère augmentation de la tenear en alcaloïdes formés.

Ils pouvaient croire à une action spécifique de la pyridine sur la formation des alcaloïdes.

b) dans une nouvelle série d’expériences sur le tabac, ils utilisèrent comme substances injectables : «) des substances azotées différentes : d’où expérience avec asparagine, tartrate d'ammonium, tartrate de pyridine; &) des substances non azotées : les sucres ayant une grande influence sur l’augmentation de l’acide cyanhydrique dans les plantes qui en contiennent, ils employèrent le glucose, et aussi une substance aromatique très oxygénée, l'acide phtalique ; y) d'autre part, ils voulurent s’assurer si les blessures produites sur les plantes par l’inoculation des substances pouvaient déterminer une variation dans la teneur en alcaloïdes comme elles en provoquaient dans le cas de l’acide cyanhydrique ; il suffisait pour cela d'opérer par comparaison sur 5 plantes blessées, comme dans le cas d’inoculation de substance (et dont ils avaient fermé l'ouverture avec de la paraffine) et sur 5 plantes témoins non blessées.

Conclusions. —1. Sila pyridine produit une légère augmentation d'alcaloïdes, il ne s’agit pas 1à d’une action nettement spécifique, car elle a lieu également avec NH, le glucose et c'est avec l’asparagine qu’elle est la plus marquée.

2. La blessure faite pour l’inoculation pourrait suffire à elle seule pour provoquer une augmentation de la teneurenalcaloïdes.

En somme donc, et d’après les auteurs eux-mêmes, les expériences précédentes ne sont pas suffisamment concluantes :

On pourrait même être tenté de supposer, d’après ces derniers résultats, une formation des alcaloïdes à partir des amides exemple asparagine.

La question a été reprise d’une autre façon par certains auteurs : en 1917, par G. Paris 4 sur les feuilles de tabac, ainsi que nous le verrons plus loin. Cet auteur a constaté que dans certaines conditions de végétation, la teneur en azote soluble (amide) diminue dans cette plante, par contre celle de la nicotine augmente. Pour lui, la nicotine se formerait aux dépens des amides.

Nous verrons plus loin également que Wewers 15, 1927-1929, dans le butde savoir ce que deviennent les alcaloïdes dans les cas où l’on avait constaté qu'ils disparaissaient des cellules, avait suivi parallèlement les variations des matières protéiques et celles de la caféine : d’une part dans les feuilles adultes de Thea assamica, d'Ilex paraguäyensis, de Chinchona succirubra, séparées de la plante el maintenues soit à l'obscurité, soit à la lumière en l'absence de Co?, d’autre part, pendant la germination avec les graines de Co/ffea arabica placées dans les mêmes conditions d’éclairement.

Ïl avait constaté que, dans les deux séries d'expériences, et contrairement à ce qui se passait à la lumière en milieu assimilable, on pouvait noter à l’obscurité une augmentation de la caféine concomitante d'une diminution des matières protéiques Cette augmentation en alcaloïdes avec les feuilles de thé pouvait atteindre de 27 à 35 %.

Et il concluait de ses diverses expériences que la caféine se formait au cours de la protéolyse, mais que ce n'était pas un produit immédiat de dédoublement des matières protéiques, car l’hydrolyse artificielle de l’albumine de la graine de caféier n’en donnait pas; c'était un produit secondaire. Il en serait de même des alcaloïdes du quinquina.

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2. — L'ancienne hypothèse émise par Duxsran (1), en 1887, et reprise ensuite par Gapamer, 1914, faisait dériver les alcaloïdes des glucides : amidon, sucres, qui par oxydation donneraient naissance aux acides organiques avec lesquels les alcaloïdes sont combinés et qui, par l'intermédiaire de l’N HŸ, conduiraient aux dérivés pyridiques. Or, cette hypothèse est moins en faveur actuellement que la précédente, car elle ne permet pas toujours d'envisager le passage de l'acide à l’alcaloïde et, par suite, manque de généralité ; d'autre part, aucun fait expérimental n’a permis de la vérifier.

Mais ainsi que le disait Goris en 1914 « il est probable que le mode de formation des alcaloïdes n’est pas uniforme. Peutêtre varie-t-il avec la nature chimique de chaque alcaloïde étant donné la diversité de leur composition ».

D'autre part, Pozonowsxi 1° qui, en 1924 (2; faisait remarquer qu'à cette époque aucun fait expérimental n'avait montré que les alcaloïdes dérivaient des matières protéiques, considérait que ces deux groupes de corps, constitués par les mêmes éléments, pouvaient se former parallèlement. « La production des alcaloïdes serait un épi-phénomène dans le métabolisme des protéiques ; elle aurait lieu en même temps que la protéogénèse, et, accessoirement, par le jeu des lois d'équilibre chimique. »

Même en admettant l'hypothèse de la formation des alcaloïdes aux dépens des protéiques (3), il est une partie du problème qui, d’après Poconowski, reste complètement dans l’ombre, c’est l'origine même des acides aminés auxquels en dernière analyse tous les auteurs ont fait appel ; c'est là, d’après l’auteur, le point délicat de toute la question et peut-être celui dont la résolution donnerait la clef de tout le mécanisme de la genèse des substances azotées de la plante. C’est peut être aussi le point le plus difficile à vérifier par l'expérience.

1. R. RoBinson 18, 1917, complète l'hypothèse de Dunstan : pour lui. un grand nombre d’alcaloïdes se formeraient aux dépens de l'aldéhyde formique, des acides aminés, des acides organiques, de l’ammoniaque.

2. Conférence à la Société chimique de France. 3. Ainsi que les expériences récentes de Wewers semblent le montrer.