I. — Introduction

Avec l’installation que nous venons de décrire, nous avons procédé à l'étude de trois corps différents : virus de la mosaïque du tabac, acide thymonucléique et pentoxyde de vanadium. Ces trois substances, dont les suspensions ont été simultanément étudiées par d’autres méthodes physicochimiques au Centre d'Etudes de Physique Macromoléculaire de Strasbourg, ont été examinées avec des préoccupations différentes.

1) Le virus de la mosaïque du tabac est un bâtonnet dont les dimensions sont faciles à déterminer à l’aide du microscope électronique [31, 24]. Divers auteurs [25, 32] l’ont utilisé comme modèle pour vérifier l'exactitude des lois théoriques de la viscosité intrinsèque, de la diffusion de translation, de la vitesse de sédimentation et de la dissymétrie de la lumière diffusée. De plus, sa constante de diffusion de rotation brownienne a été mesurée par Donnet {11} au moyen de la biréfringence d'écoulement [35]. Il a trouvé que, là encore, la constante de diffusion de rotation brownienne mesurée est en excellent accord avec la valeur calculée en utilisant les formules de F. Perrin [34], où l’on porte les dimensions obtenues au microscope électronique.

Nous nous sommes donc servi à notre tour de ce corps pour véri-

fier dans ce cas particulier la validité de la théorie et de la méthode données ci-dessus.

>) L'acide thymonucléique. — On admet que cet acide, ou acide désoxyribonucléique est formé à l’état solide par un empilement de

tétranucléotides (W. T. Astbury [29}) dont la base aurait 100 À? de surface. De plus, l’ensemble des propriétés physicochimiques de cet acide conduit à supposer que, dans l’eau distillée et les solutions tamponnées de pH moyen, cette substance est dispersée sous forme de bâtonnets très longs et très minces [29]. On se trouve probablement en présence d’une dispersion de particules rigides allongées de longueur variable mais d'épaisseur constante. Cette épaisseur (de

l’ordre de 10 À) étant très faible, l'emploi du microscope électronique est impraticable pour mesurer leurs longueurs.

Nous nous sommes proposé d'appliquer la méthode dont la valeur a été vérifiée sur les solutions de virus de la mosaïque du tabac à la détermination de la longueur des bâtonnets dans la préparation utilisée et d'évaluer les limites entre lesquelles elle peut varier.

3) Sols de pentoxyde de vanadium. — Le sol de V,0; utilisé a été étudié au microscope électronique [48]. On se trouve donc dans un cas analogue à celui du virus de la mosaïque du tabac, mais avec une complication supplémentaire due à la coloration de la solution et à son manque de stabilité. La constante de diffusion de rotation de cette substance a été mesurée par biréfringence d'écoulement et on a trouvé des résultats en désaccord avec la valeur que permet de calculer la formule de Perrin [34]. Nos résultats, eux aussi, ont montré un désaccord considérable auquel il reste à trouver une raison.

IT. — Le virus de la mosaïque du tabac.

$ 4. Introduction. — L'effet Kerr du virus de la mosaïque du tabac a été mis en évidence par Bawden et ses collaborateurs {2}, puis Lauffer et Stanley |23, 24] ont mesuré sa valeur en régime permanent. Nous avons repris ces expériences pour étudier la biréfringence aussi bien en régime permanent que dans les régimes transitoires suivant l'apparition et la disparition du champ électrique. La suspension que nous avons étudiée a été préparée par G. Oster [32] et sa concentration a été mesurée par dosage de l’azote. Donnet [11], qui l'a étudiée au microscope électronique, a vérifié que le virus est dispersé en bâtonnets dont l'épaisseur constante est égale à 15 my mais dont la longueur, sans doute à cause de l’âge de la préparation, n’est pas constante et varie autour d’une valeur moyenne égale à 280 my. L'auteur a d’ailleurs pu établir la courbe de répartition des longueurs que nous reproduisons sur la figure 12.

Le virus était dispersé dans l’eau distillée pour que le liquide ait une conductibilité aussi faible que possible. Les mesures ont été faites, suivant les cas, à des températures pouvant varier entre 15° et 18° C. La source [N% lumineuse utilisée était une lampe pointolite É60 sans filtres. L'emploi de lumière blanche au lieu de lumière monochromatique ne présente !40 en effet aucun inconvénient pour l'étude de Ja forme des courbes obtenues dans les régi- 20 mes transitoires. En régime permanent, par contre, ce procédé introduit une incertitude sur la valeur de la biréfringence mais, comme il augmente considérablement la sensibilité Fig. 12. — Répartition du montage, l'inconvénient cité se trouve des longueurs .des largement compensé. C’est ainsi que nous particules de virus avons pu étudier sans difficultés des solutions SEP RCE CRE de concentrations de l’ordre de 0,003 0/0. RON

’ i Dans ces expériences, la distance entre les électrodes était de 3,36 mm. et les tensions utilisées variaient entre o et 200 volts ; la vitesse de balayage pouvait varier, suivant les cas, entre 5.10* et 2.10° cm./seconde.

0 200 400 600 my

$ 2. Etude des régimes transitoires. — a) Comparaison des courbes obtenues au moment de l'apparition et de la disparition du champ. — Pour comparer ces courbes, nous transformons les ordonnées de façon à obtenir An et non pas An? en fonction du temps. Cette trans-

Fig. 13. — Valeurs expérimentales de la biréfringence en fonction du temps.

formation faite, on voit (cf. fig. 13) que la courbe d'apparition de la biréfringence est superposable à la courbe de disparition. En utilisant les résultats de la première partie, on en conclut immédiatement que le paramètre « est nul, c’est-à-dire que le virus de la mosaïque du tabac ne porte pas de moment permanent, qu’il n'est pas orienté par É 3

électrophorèse et que, par conséquent, l'énergie d'orientation est de

la forme :

W—A cos? 0 + B sin? 8

quand le bâtonnet fait avec le champ électrique un angle 0.

b) Etude de la courbe de disparition de la biréfringence. Mesure de D. — Les courbes expérimentales ne sont pas des exponentielles, ce que nous expliquerons par la polydispersité de la solution. Pourtant, on peut, en première approximation, chercher la courbe exponentielle qui s’en rapproche le plus et calculer ainsi une valeur expérimentale approchée de la constante de diffusion de rotation D. On trouve ainsi une valeur comprise entre 450 et 500 sect, indépendante de la concentration entre 0,03 0/0 et 0,003 0/0. Or nous pouvons comparer cette valeur à celle que l’on calcule en utilisant, soit la formule de Perrin [34] relative aux ellipsoïdes, soit celle de Burgers [7] relative aux bâtonnets, dans lesquelles on porte les dimensions tirées de l'examen au microscope électronique. Dans le cas envisagé, ces deux formules sont équivalentes et conduisent à la valeur D — 540 sect.

L'expérience vérifie ainsi la théorie, tout au moins en ce qui concerne les ordres de grandeur.

Pour préciser la comparaison on peut tenir compte de la polydispersité. Pour cela 1l faut faire certaines hypothèses sur le comportement des particules de virus en solution. Puisque le moment permanent est nul, nous supposons que l'énergie d’orientation, comme le terme optique, contiennent seulement les facteurs de Maxwell. Pour de gran'is allongements, comme ceux que nous envisageons, ces ere ne dépendent pas de l'allongement et les formules (3) de la première partie se réduisent à :

CRE €o(ez — €) g2 7. 2AT(Ee +€0) ‘

En introduisant la longueur /; des particules de l’espèce y, l’expression de la biréfringence du milieu polydispersé au moment de la disparition du champ se simplifie et devient :

25 Le—$D;t Aa DU Î

Dans cette formule N; représente le nombre de particules de longueur l; et de constante de diffusion de rotation D,.

De plus, nous avons vu que la formule de Perrin devait être applicable, du moins en première approximation. Si nous admettons qu’il en est ainsi, on voit que, pour les grands allongements réalisés dans les bâtonnets du virus (p de l’ordre de 30), on ne commet pas d’erreur appréciable en admettant que les valeurs de D sont inversement proportionnelles aux cubes des longueurs (l'épaisseur des bâtonnets est toujours la même). Si nous appelons D, la constante de diffusion de rotation des particules de longueur /, — 280 my, nous pouvons écrire pour l'espèce j :