II. QUELQUES CONDITIONS DE LA VIE DU PROTOPLASME

!Eau. — Le protoplasme est formé d'une matière molle entièrement gonflée d'eau. La proportion d'eau varie dans des limites fort larges (60-90 p. "jo par exemple) suivant le milieu dans lequel est placé l'être, vivant. Le contact prolongé de l'eau distillée finit par le tuer en lui faisant prendre la forme sphérique. Il résiste beaucoup mieux à la dessiccation : certains êtres complètement desséchés à l'air, et conservés pendant des années dans cet état, reviennent à la vie dès qu'on les humecte : Amibes enkystées, Infusoires, Plasmodie des Myxomycètes, animaux dits ressuscitants, (Rotifères, Tardigrades). Une

fois desséchés, ces organismes peuvent supporter sans périr une température fort élevée (-+- 140°).

Cet état de vie latente, d'activité suspendue est bien différent de la mort.

Dans le premier cas, l'animal peut être comparé à une horloge dont le pendule serait momentanément arrêté. Dans le second, le mécanisme de l'horloge a subi une avarie irréparable, le grand ressort est brisé.

Fig.'i. — llotifère (animal ressuscitant).

Fig. IJ. — Tardigradc (anin ressuscitant) grossi 50 fois.

(1) 0. LoEW et Tn. RoKORNY (Pflûfjnr's Arc/iiv. XXV et XXVI) allirment avoir trouvé flans le nitrate d'argent très-dilué (au cent-millième) un réactif permettant de distinguer le protoplasme vivant du protoplasme mort. Lo premier réduit seul l'argent à l'état métallique et devrait cette propriété à la présence de groupes aidéliydiques contenus dans la molécule d'alhumine vivante. E. Pflijger admet également une différence chimique entre l'albumine vivante "1 riiliiiiTiiiiie ii)orl(,' (Voir plus loin p. 21).

Sels. — Le contact avec des solutions salines ou sucrées trop concentrées enlève au protoplasme une partie de son eau. Si ce changement se fait rapidement, il est fréquemment mortel. Les animaux d'eau douce que l'on transporte dans l'eau de mer y périssent aussitôt. Au contraire, si le changement dans la composition saline du milieu extérieur s'opère graduellement, les êtres vivants pourront s'y accoutumer et supporteront alors des conditions biologiques ti'ès différentes de l'état normal. Engelmann a conservé vivants pendant des mois, des animaux et des plantes, dans de l'eau de mer qui s'était concentrée par évaporation jusqu'à contenir 10 pour cent de sels. Il n'est pas difficile d'accoutumer les amibes d'eau douce à vivre dans des solutions contenant jusqu'à 4 o/o de NaCl.

Poisons. — Les acides, les alcalis, beaucoup de sels des métaux pesants, tuent rapidement le protoplasme. Les affinités chimiques énergiques de ces poisons minéraux expliquent suffisamment leur action toxique.

Un grand nombre de substances organiques exercent sur les êtres vivants une influence des plus nuisibles encore inexpliquée : l'acide cyanhydrique, les anesthésiques, plusieurs alcaloïdçs végétaux notamment la vératrine, peutêtre aussi la quinine.

Les anesthésiques : étlier, chloroforme, agissent sur tous les êtres vivants de la même façon. A petite dose ils endorment, suspendent l'activité du protoplasme, à dose élevée ils le tuent. Claude Bernard, dans une expérience n)émorable, plaçait séparément, sous différentes cloches de verre renfermant chacune une éponge imbibée d'éther, un oiseau, une souris, une grenouille et une sensitive. L'oiseau était paralysé au bout de quatre à cinq minutes, la souris immédiatement après, puis venait le tour de la grenouille. La sensitive résistait le plus longtemps, mais au bout d'une demi heure environ, elle était anesthésiée également. L'attouchement des folioles ne déterminait plus leur abaissement; tandis que la même excitation produit une contraction immédiate des folioles sur une sensitive normale (').

Température. — L'énergie des phénomènes vitaux croît et décroît avec la températui'e du protoplasme (2). A 0" elle esta peu près nulle : les mouvements ont cessé complètement, le protoplasme a pris une forme sphérique. La congélation suspend à plus forte raison toute manifestation vitale, mais n'entraîne pas nécessairement la mort.

Si la gelée fait périr un grand nombre de plantes et d'animaux, cela tient sans doute dans beaucoup de cas, aux lésions mécaniques causées par les aiguilles de glace qui se forment dans leurs tissus (5). D'ailleurs il est d'autres organismes qui résistent et qui reviennent à la vie quand on les dégèle (protoplasme de beaucoup de cellules végétales, amibes, crapauds, chenilles, etc.). Les muscles de grenouille transformés en bloc de glace par l'action d'un froid intense, reprennent la propriété de se contracter, dès que la chaleur les a

(1) Claude Bernard, Leçons sur les phénomènes de la vie communs aux animaux et aux vêfiélaux, pp. 238 et suiv. Paris, 1878.

(2) L'influence que la chaleur exerce sur l'énergie des échanges moléculaires chez les êtres vivants, peut cire rapprochée de cet autre fait que les réactions chimiques sont généralement activées par une élévation de la température.

(5) Certaines cellules des animaux à sang chaud (centres respiratoires), paraissent très sensibles à l'action d'un refroidissement même modéré. Elles cessent de fonctionner quand leur température descend à -+- l'S" ou -+-20".

CHAPITIIE I.

ramollis. Les œufs de poule peuvent être gelés complètement sans perdre la propriété de se développer ultérieurement et de donner naissance sous l'influence de la chaleur à un jeune poussin.

A mesure que la température s'élève, on voit l'activité vitale se réveiller et les mouvements du protoplasme s'accélérer. Leur énergie augmente rapidement au delà de 15° à 20° ou 25°, pour atteindre son maximum entre 35" et 40°. Dès que l'on dépasse notablement cette limite supérieure de -4- 40°, la vie du protoplasme court grand danger et une température de 45° à 50° paraît mortelle à toute matière vivante animale. Le protoplasme de l'amibe rentre ses pseudopodies, se roule en boule et demeure immobile (rigidité calorifique). Si

pjtr. 6. — Courbe générale représentant l'action de la chaleur sur l'aclivité des mouvements de la cellule. Les chiffres indiquent la température en degrés centigrades. Les lignes parallèles indiquent par leurs hauteurs relatives, l'activité relative des mouvements cellulaires aux diverses températures. (D'après Charles Richet, Les Nerfs et les Muscles.)

la chaleur n'a pas dépassé 40° et n'a pas agi trop longtemps, cette rigidité calorifique peut se résoudre quand on a soin d'abaisser la température de quelques degrés.

Le protoplasme de beaucoup de végétaux paraît beaucoup moins sensible à l'action de températures relativement élevées. Hoppe-Sej 1er a rencontré sur l'île d'Ischia des algues vertes vivant dans une atmosphère humide où le thermomètre marquait Qi°l. Pour les algues vivant submergées, il admet -+- SEJ» comme limite supérieure compatible avec la vie.

La mort par la chaleur a probablement une raison chimique. La vie du protoplasme dépend de l'intégrité d'une ou de plusieurs substances albuminoïdes se coagulant à une température relativement basse (-+- 40° à -+- 45° etc.).

La courbe de la fig. 6 représente d'après Charles Richet l'accroissement ou la diminution du mouvement du protoplasme en rapport avec les variations thermométriques. Ce qui la rend très-importante, c'est que presque tous les phénomènes physiologiques ont la même courbe ou une courbe très-voisine.

m. COMPOSITION CHIMIQUE DU PROTOPLASME.

Les éléments suivants paraissent essentiels à la constitution de toute matière vivante : C, 0, II, Az, S, P, Cl, K, Na, Ca, Mg, Fe et pcut-ctrc Si et FJ. Ces ([uatorze éléments forment des combinaisons nombreuses et variées, qui par leur mélange constituent le protoplasme. L'oxygène et l'azote s'y trouvent normalement à l'état libre; l'Iiydrogène exceptionnellement ainsi que le soufre (chez les Schizophytcs).

LE PUOTOPLASSIE OU MATIÈRE VIVANTE PKIMITIVE. J9

Comme éléments accessoires, ne se rencontrant pas chez tous les êtres vivants, on peut citer : l'iode et le brome chez les animaux et les végétaux marins; le manganèse chez quelques mollusques (organe de Bojanus), dans les céréales et dans le sang de l'homme et des animaux qui s'en nourrissent; lecuivre dans le sang des crustacés et des céphalopodes, dans les plumes du Turaco (Pisangvogel). On a signalé également la présence du lithium,' rubidium, caesium, strontium, zinc, cobalt, nickel, bore, baryum, aluminium à l'état de traces chez un certain nombre d'animaux ou de plantes.

Le protoplasme contient une énorme proportion d'eau qu'on peut sans doute évaluer dans beaucoup de cas aux huit ou neuf dixièmes de son poids. Le résidu solide restant se compose des substances suivantes :

i" Une petite quantité de sels inorganiques (environ 1 p. c.) chlorures, phosphates de Na, de K, traces de Mg, de Ca et de Fe.

2° Des graisses en partie à l'état de gouttelettes ou de granules. On peut y joindre des savons, de la lécithine (graisse phosphorée), de la cholestérine et de la cérébrine.

5° Des matières hydrocarbonées, amidon, glycogène, sucres et glycoses. 4° Plusieurs matières albuminoïdes (en proportion considérable). Des substances azotées analogues à l'urée, l'acide urique etc., et pi'ovenant de l'usure des matières albuminoïdes existent sans doute d'une façon constante, au moins dans le protoplasme animal. (Asparagine, Glutamine dans le protoplasme végétal).

5° On rencontre des ferments solubles dans un grand nombre de cellules vivantes; il est probable que toutes en contiennent et que ces ferments jouent un rôle important dans les processus vitaux.

6" Chez un grand nombre de cellules animales, le noyau paraît formé en grande partie d'une matière phosphorée appelée nucléine par Miescher(l).

On s'adresse généralement au pus pour isoler les noyaux de cellule en quantité notable et pour étudier leurs propriétés chimiques. Le pus est un produit pathologique formé d'une partie liquide, le sérum, dans lequel nagent un grand nombre d'éléments figurés, les globules du pus, identiques aux globules blancs du sang.

On dilue le pus avec une assez grande quantité d'une solution saline indifférente (1 partie de solution saturée de NaoSO^ pour 9 parties d'eau). On attend le dépôt des globules et l'on décante le Uquide surnageant. On peut répéter ce lavage une ou deux fois pour débarrasser les globules, du sérum auquel ils sont mélangés. La bouilHe de globules de pus ainsi obtenue est dégraissée par l'alcool chaud et l'éther, puis traitée par du suc gastrique. Le suc gastrique digère et dissout les matières albuminoïdes et laisse tous les noyaux intacts comme résidu. Les noyaux recueillis sur un filtre et convenablement lavés à l'eau, à l'alcool, à l'éther, etc. peuvent servir à la préparation de la nucléine. Cette préparation est basée sur la solubilité de la nucléine dans les solutions diluées de soude caustique. L'acide chlorhydrique la précipite de cette solution sous forme d'une poudre blanche. On la purifie en répétant un certain nombre de fois la dissolution et la précipitation C).

La nucléine contient : 49,6 C ; 7, II ; U, N ; 2,t) P ; 1,8 S et 25,1 0 p. "/o. La nucléine et la lécithine sont les deux seules substances d'origine animale qui contiennent du phosphore.

(I) MiEscnER, Med. Chem. Unters. de Hoppe-Seyler, IV, p. U[ ; Kossel, Zeils. f. physiol. Ckcmie, III, p. 28i; IV, p. 290; V, p. 152. Uuters. il die Nucléine , Strassburg, 1881.

Les Nucléines forment un groupe de substances très-répandues dans les tissus vivants ; noyaux de cellules, sperme, jaune d'œuf, lait, levure de bière, etc.

Les propriétés des graisses, de la lécithine, de la cholestérine, du glycogène, etc. seront étudiées ultérieurement à propos des différents tissus ou organes d'où on les extrait. Les matières albuminoides et les ferments solubles doivent seuls nous occuper pour le moment.

Matières albuminoïdes. Propriétés. — Les substances albuminoïdes (de albumen, blanc d'oeuf) ou protéiques constituent l'élément principal, indispensable et caractéristique du protoplasme vivant, ainsi que des tissus et des liquides nourriciers de tous les animaux. Le blanc d'oeuf, le sérum du sang en contiennent de grandes quantités. Ces deux derniers liquides conviennent tout particulièrement pour l'étude des propriétés générales de l'albumine.

Les substances albuminoïdes sont formées de C, H, N, 0 et S unis dans des proportions variant légèrement d'une espèce album inoïde à l'autre. Voici les chiffres cités par Hoppe-Seyler :

de 50 0.9 15 0.3 20 à 55 à 7.3 à 18 à 2.0 à 23.5

Leur constitution chimique et leur formule sont inconnues. Il est certain que leur poids moléculaire est très élevé et leur structure moléculaire des plus compliquées.

Traitées à chaud soit par les acides minéraux, soit par les alcalis, ou par* les ageiîts d'oxydation, elles fournissent des produits de décomposition nombreux et variés : ammoniaque, anhydride carbonique, acides gras et leurs amides, corps aromatiques et dans quelques cas des dérivés du cyanogène. La putréfaction les décompose en substances analogues. La Icucine et la tyrosine qui se forment par ces réactions sont également des produits plus ou moins

Fig. 7. — Leucinc cl tyrosine en préparation microscopique. (ta. Grosses sphères de Leucinej bh. Houppes de Tyrosine; c. Petites sphères doubles d'urate d'ammoniaque.

normaux de la décomposition des albuminoïdes dans notre corps. Par contre l'urée et l'acide uriquc, derniers stades de la combustion organique du protoplasme, n'ont pu être jusqu'ici obtenus artificiellement i)ar l'action des corps oxydants (permanganate de potassium, chlore) sur l'albumine.

La molécule d'albumine paraît donc contenir diffcrenls groupes atomiques, appartenant les uns à la série aromatique, les autres à la série grasse. Ces groupes seraient reliés par un noyau azoté de constitution analogue à celle de l'urée ou de la guanidine (IfopPE-SEVLEn). SchutzenbergerC) qui a fait une étude approfondie des produits de décomposition des substances albuminoïdes, les considère comme des uréides complexes, résultant de la combinaison en diflérentes proportions, d'urée avec les acides amidés. Il représente la composition de l'albumine par la formule empirique C70H) lî^isO-i^S.

Pflûger a appelé l'attention sur la différence qui existe entre l'albumine non vivante, telle que celle provenant du blanc d'œuf ou du sérum et l'albumine active du protoplasme. L'albumine de l'œuf peut se conserver intacte pendant des années et se montre indifférente vis-à-vis de l'oxygène. 3Iais dès qu'elle est assimilée par le protoplasme et élevée à la dignité de matière vivante, elle devient d'une instabilité extrême et présente une grande avidité pour l'oxygène. Pflùger incline à croire que l'albumine éprouve un changement isoraérique quand elle passe de l'état vivant à l'état mort ou réciproquement. La molécule d'albumine vivante contiendrait l'azote à l'état de groupe cyanogène CN, tandis que dans l'albumine morte, l'azote aurait la même position que dans les amides (Loew).

L'apparence physique des substances albuminoïdes solubles rappelle celle de la gomme arabique. Ce sont des substances amorphes (quelques globulines végétales cristallisent cependant), neutres, incolores, colloïdes, c'est à dire non diffusibles (Graham). Toutes sont lévogyres, dévient à gauche le plan de la lumière polarisée (Bouchardat, Hoppe-Seyler 1864).

Fig. 8. — Dyaliseur formé d'un boyau de papier parchemin suspendu dans l'eau distillée.

Fig. 9. — Dyaliseur en forme de tamis (feuille de papier parchemin tendue sur un anneau de gutta-pcrcha) flottant dans l'eau distillée.

La propriété que possèdent les matières albuminoïdes de ne pas diffuser à travers les membranes organiques, peut êlre utilisée pour les débarrasser des substances diffusibles qui les accompagnent toujours dans leurs solutions naturelles (Guaham). La purification de l'albumine s'exécute dans un dialyseur, c'est-à-dire dans un vase foi'mé par une mernlirane de papier parchemin et plongeant dans un bain extérieur d'eau distillée que l'on renouvelle de temps en temps. Les fig. 8 et 9 représentent différentes formes de dialysenrs. Le mélange d'albumine, de sels et d'autres cristalloïdes qui constitue le sérum, le blanc d'œuf, etc., est versé à l'intérieur

(1) ScnuTZENBERGER, BulL Soc. cMm., XXIII, XXIV et XV.

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du clialyseur. Les sels, les corps diffusibles passent à travers la membrane et vont se mélanger à Fcau extérieure, tandis que l'albumine ainsi purifiée, reste à l'intérieur.

Quant à la rotation que les solutions d'albumine impriment au plan de la lumière polarisée, elle peut être constatée et mesurée au moyen d'un instrument appelé polarimètre. La fig. 10 représente le polarimètre Laurent. Il ne peut être question ici de la théorie de l'instrument pour laquelle on peut consulter les traités de physique. Je me bornerai à en rappeler l'usage.

Outre la source lumineuse L (lumière monochromatique jaune, obtenue par la volatilisation du chlorure de sodium), le polarimètre se compose d'un pied S, supportant en P, le prisme de Nicol faisant fonction de polariseur et en 0, le prisme analyseur. Entre ces deux parties optiques, s'intercale le tube T fermé à ses deux extrémités par des lames de glace parallèles et contenant le liquide à essayer.

Lorsque l'instrument est au zéro, l'observateur placé en 0 aperçoit un champ lumineux circulaire dont les deux moitiés droite et gauche présentent exactement le même degré d'éclairage (A, fig. 10). L'interposition du tube T rempli d'eau distillée (substance inactive) ne change rien à cette apparence. Mais si le tube T contient en dissolution une substance optiquement active, de l'albumine par exemple, le plan de polarisation de la lumière qui vient du polariseur subit au sein du liquide une déviation. Cette lumière ainsi modifiée arrivant à l'analyseur 0, s'y trouve arrêtée en partie et le champ visuel apparaît divisé en deux moitiés, une sombre et une claire (B, fig. 10). Pour rétablir l'apparence primitive que présentait l'appareil au zéro, il faut imprimer à l'analyseur une rotation (autour de l'axe de l'instrument) qui compense exactement la rotation provenant de l'interposition du liquide actif. A cet effet, on tourne l'analyseur au moyen du bouton v, jusqu'à ce que le champ de l'instrument présente de nouveau l'égalité d'éclairage entre sa moitié droite et gauche. L'analyseur porte un index muni d'un vernier, permettant de lire très-exactement au moyen de l'oculaire o', le degré de rotation sur le cercle gradué C.

Une solution d'albumine du sérum à 1 pour cent, examinée sous une épaisseur de 10 centimètres dévie le plan de polarisation vers la gauche de 0,57» ; c'est ce que l'on exprime en disant que le pouvoir rotatoire de l'albumine du sérum pour la lumière jaune correspondant à la raie spectrale D, est égal à — 57"

La rotation dépend donc du pouvoir spécifique de la substance considérée ; elle est en outre proportionnelle au nombre de particules actives rencontrées par la lumière, c'est-à-dire au degré de concentration du liquide. Des solutions contenant 2, 5, 4... p. c. d'albumine produiront respectivement une déviation de 1,1^«, 1,71", 2,28".... Il est donc facile de calculer la proportion de substance active contenue dans le liquide, connaissant la déviation imprimée au plan de la lumière polarisée (dosage de l'albumine par circumpolarisation).

Les solutions d'albumine sont coagulées, c'est à dire transformées en substance insoluble, précipitées par l'addition d'alcool (M, par l'ébuUition (en présence de sels alcalins ou alcalino-terreux et en solution neutre ou légèrement acide), par les acides minéraux, l'acide picrique, le tannin, les sels des métaux pesants (sublimé, acétate de plomb), par le ferro-cyanure de potassium en solution acide, par l'acide acétique en présence des solutions concentrées de sels des métaux alcalins ou alcalino-terreux.

Réaction de Millon. — Des traces d'albumine peuvent être décelées par l'ébuUition en présence du nitrate acide de mercure : il se forme un précipité ou une coloration rouge.

Pour préparer le réactif de Millon, on dissout 1 partie de mercure dans 2 parties en poids d'acide nilriiiuc (densité 1,4.2). Après dissolution complète on dilue avec deux volumes d'eau.

(1) L'albumine est d'abord simplement précipitée par l'alcool : le précipité peut encore se redissoudre dans l'eau, si le contact de l'alcool n'a pas été do trop longue durée. Biais l'alcool ne tarde pas à modifier cliinii(iuement le pi'écipilé d'albumine, à la coaguler, c'est-à-dire à la rendre définitivement insoluble.

LE PROTOPLASME OL MATIÈnE VIVANTE PRIMITIVE,

Réaction xanthoprotéique. — Si l'on fait bouillir une solution même diluée d'albumine avec de l'acide nitrique fort, le liquide prend une belle couleur jaune citrine qui passe au rouge orangé par l'addition d'un alcali en excès.

Réaction par la soude et le sulfate de cuivre. — Une solution d'albumine traitée par un alcali en excès et une trace de sulfate de cuivre donne à l'ébullition un liquide violet ou pourpre. Les solutions de peptone traitées par les mêmes substances prennent déjà à froid une coloration rose.

Enfin toutes les substances albuminoïdes sont digérées par le suc gastrique

Fig. 10. — Polariiiiclre Laurent. L, lampe à lumière jaune monochronatique, P, polariscur, 0, oculaire analyseur mobile, u, vis produisant la rotation de l'analyseur o', oculaire permettant de lire exactement sur le cercle gradué C le degré de la rotation imprimée à l'analyseur, T, tube contenant le liquide à examiner (à intercaler entre P et 0).

A, champ optique uniformément éclairé (instrument au zéro). B, apparence du champ optique après l'interposition du tube T.

ou le suc pancréatique, c'est à dire transformées sous l'influence des ferments digestifs en peptones, corps à composition chimique analogue à celle des albuminoïdes. Les peptones sont diffusibles, ne se coagulent pas par l'ébuUition, ne précipitent pas par le ferro-cyaniire de potassium en solution acide et par quelques autres réactifs de l'albumine. (Voir le cliap. de la digestion.)

Dosage des substances albuminoïdes. Quand on a allairc à des liquides clairs, on emploie avec avantage le dosage par circumpolarisalion (voir plus haut). Dans le cas contraire, on dose les albuminoïdes par la pesée du coagulum obtenu par l'ébuUition (en présence d'un peu

d'acide acétique) ou par l'alcool en excès. Le coagulum est recueilli sur un petit filtre taré, lavé à l'alcool, à l'éther, desséché longtemps à Tétuve, puis pesé avec précaution entre deux verres de montre (laisser refroidir dans l'exsiccateur).

La recherche des substances albuminoïdes dans les liquides, les urines par exemple, se fait par les procédés suivants :

1» Le liquide est porté à l'ébullition, puis additionné d'acide nitrique : précipité persistant d'albumine.

2° On acidulé le hquide par l'acide acétique, on ajoute un volume de solution de sulfate de sodium saturée égal au \olume du liquide d'essai, et l'on porte à l'ébullition : formation d'un précipité.

Tableau des principales substances albuminoïdes d'origine animale,

(en partie d'après Hoppe-Seyler).

a) SLliSTANCES ALBUMINOÏDES SOLUBLES, COAGULABLES PAR LA CHALEUR.

\. Albumines vraies. Solubles dans l'eau distillée et les solutions salines.

i. Albuinîne du sérum. a[D] = — 57"; coagulable par la chaleur vers -+-63" à -+-70", non précipitable par l'éther. Pour l'albumine du sang de chien a[D]:= — 44". 2. Albumine de l'œuf. a[D] = — 35". Précipitable par l'éther.

5. Albumines des muscles, du protoplasme, etc., à point de coagulation par la chaleur peu élevé, inférieur à -t- 50".

IL Globulines. Insolubles dans l'eau distillée, solubles dans les solutions salines diluées.

1. Parafjlohuline au sévum {swh&isinde. fibinnoplastique Am plasma) a[D]=:47"8. Coagu-

lation vers -t- 75". Insoluble dans les solutions saturées de HlgSO^.

2. Fibrinogène du plasma sanguin. Coagulation vers -f- 56". Insoluble dans les solutions

saturées de MgS04. Se transforme en fibrine sous l'influence d'un ferment spécial.

0. Mrjosine des muscles. Coagulation vers -j- 55". Insoluble dans les solutions salines

saturées (MgSO^iNaCl).

4. Vilelline du jaune d'œuf. Non précipitée par NaCl comme les trois précédentes.