FERMENTATION DE L’URÉE

Nous avons vu les ferments que nous avons étudiés aux chapitres LVII et LVIII donner, en dehors de produits azotés complexes dont la fermentation a été implicitement étudiée dans ces chapitres, des matériaux cristallisés susceptibles de fermenter, et dont, pour rester fidèle à notre programme, nous devons examiner les procès de décomposition jusqu’à leur transformation intégrale en eau, acide carbonique et ammoniaque.

De ces corps, l’urée est celui dont les modes de fermentation sont les mieux connus. C’est aussi celui qui a la plus grande importance, parce qu’il représente la forme d’élimination de l’azote la plus puissante, sinon la seule du règne animal. Cette urée, inassimilable pour les plantes, ne laisse rentrer ses éléments dans la circulation générale qu’après leur conversion en carbonate d’ammoniaque, et cette conversion, comme nous allons le voir, est tout entière l’œuvre des ferments. C’est dire que nous allons rencontrer devant nous des phénomènes d’une grande importance théorique et pratique.

Fermentation de l’urée. — On sait depuis bien longtemps que l’urine s’altère après quelques jours d’exposition àl’air, et on s’est borné jusqu’au commencement de ce siècle à étudier les apparences extérieures de ce phénomène, à savoir : la fétidité qui l’accompagne, la grande quantité d’ammoniaque qui s’y produit et l’abondante précipitation de phosphates qui en est la conséquence, sans le rattacher à la composition même du liquide. Lorsque les travaux de Rouelle (t’773), de Cruishank (1798) et de Fourcroy et Vauquelin, eurent appris à connaître l’urée, il devint facile de voir que c’était cette matière qui était atteinte par la fermentation, car, simplement bouillie avec un alcali, elle dégageait de l’ammoniaque. L’équation exacte, vainement cherchée par Vauquelin, suivant laquelle a lieu le phénomène, a été fixée en 1830 par M. Dumas, qui fit voir que l’urée, en s’assimilant deux molécules d’eau, devenait du carbonate d’ammoniaque.

CTUAzW -t- 4II0 = 2(AzH*0, CO»).

Mais sous quelle influence s’opérait cette transformation dans l’urine putré-

fiée ? C’est ce qu’on ne savait pas d’une façon bien nette. Fourcroy et Vauquelin avaient attribué vaguement le rôle de ferment à la matière albumineuse de l’urine. Un des élèves de M. Dumas, Jacquemart, qui, ii l’instigation de son maître, entreprit en 1843 ir.ie série d’expériences à ce sujet, fit voir que le dépôtdes urines altérées était le plus actif des agents de décomposition. Mais il ne songea pas à déterminer le mode d’action et ta nature de ce ferment, qu’il regardait comme une matière amorphe et morte. Bien mieux, il croyait que beaucoup de substances albuminoïdes, la colle-forte, la levure de biere, l’urine filtrée sur son dépôt, étaient aussi capables que ce dépôt, quoique à un degré moindre, de provoquer la décomposition de l’urée. Muller (1860) ajouta de nombreux détails à l’observation fondamentale de Jacquemart sur l’activité particulière du sédiment des urines putréfiées, mais ne songea pas davantage à en faire l’étude microscopique, et s’il en parle comme d’un ferment organisé, c’est par analogie avec la levure de bière.

M, Pasteur a, le premier, montré que le ferment de l’urée était ici, comme ailleurs, un ôtre organisé. Dans son mémoire sur les générations dites spontanées, il signale la présence, parmi les productions organisées de l’urine qui se putréfie, d’un micrococctis en chapelets de très petits grains, toutes les fois que la liqueur est devenue ammoniacale par la transformation de l’urée. « Je suis porté à croire, ajoute-t-il, que cette production constitue un ferment organisé, et qu’il n’y a jamais transformation de l’urée en carbonate d’ammoniaque, sans la présence et le développementde ce petit végétal. Cependant, mes expériences sur ce point n’étant pas achevées, je dois metlro quelque réserve dans mon opinion. » Ces réserves ont dCi disparaître à la suite d’un excellent travail de M. Van Tiegliem, qui prouva l’existence constante de ce petit végétal, toutes les fois que l’urée fermente, et la corrélation intime qui lie son développement, facile ou pénible, à la transformation rapide ou lente de l’urée.

Ce végétal est formé de globules sphériques, fig. 107, dont le diamètre est voi-

Flg. 107, — Ftrment di l'vrit

PUCLAUX, — CHIMIE BIOLOGIQUE,

gin de 0"“,û015, réunis en longs chapelets à courbures élégantes, qui remplissent tout le liquide pendant que la fermentation suit son cours. Quand celle-ci est terminée, les chapelets se rassemblent au fond et se brisent : aussi, examiné dans un dépôt un peu ancien, le ferment se présente-t-il en courts chapelets ou en petits amas de globules. Dans les chapelets en voie de développement, les globules des extrém'ités sont souvent plus petits que leurs voisins. P’autres fois, sur trois globules réunis, celui du milieu est plus gros que les autres et paraît leur avoir donné naissance. Les globules restent d’ailleurs à toute époque parfaitement sphériques, leur développement se fait donc par bourgeonnement. La lumière les influence d’une façon curieuse, cap les dépôts floconneux du ferment se font tous sur la paroi la plus directement éclairée des I flacons où l’urine fermente.

On peut, pour se procurer ce petit ferment, exposer simplement de l’urine à l’air. Diverses productions y prennent naissance parmi lesquelles il est bien rare de ne pas trouver le végétal cherché. Voici comment M. Van Ticghem décrit les phénomènes qui se produisent alors : « Dans le cas, exceptionnellement réalisé, où cette torulacée se développe seule, le liquide reste limpide, la fermentation est prompte, et le dépôt qui se forme au fond du vase est exclusivement constitué par les chapelets et les amas de globules, mêlés aux cristaux d’urates eide phosphate ammoniaco-magnésien. Si la torulacée n’est accompagnée que d’infusoires, ce qui est le cas le plus général, la fermentation, quoique un peu ralentie, est encore facile; mais s’il apparaît, outre les infusoires, des productions végétales dans le liquide et à sa surface, la torulacée se développe péniblement et la transformation est très lente, le liquide pouvant rester acide ou neutre pendant des mois entiers. Si, au lieu d’abandonner l’urine aux chances variables qu’y introduit l’ordre d’apparition des germes de l’air, on la place à l’étuve dans un flacon bouché, en y ajoutant une trace du dépôt d’une bonne fermentation, toutes les variations accidentelles disparaissent, et le phénomène s’accomplit toujours de la meme manière : un à deux jours suffisent pour que l’urée disparaisse, et en même temps la torulacée se développe seule, car le nouveau dépôt en est exclusivement formé. »

On peut, en semant ce ferment dans une dissolution artificielle d’urée dans l’eau de levure, ou bien dans de l’eau ordinaire additionnée de phosphates, mon. trer que son action est tout à fait indépendante de la présence de l’urine où il vit d’ordinaire. 11 se développe dans l’eau de levure aussi facilement que dans un liquide naturel; il végète plus péniblement dans un liquide minéral, mais peut y provoquer encore la transformation complète de l’urée. Il est curieux de le voir vivre dans des liqueurs qu’il a rendues fortement alcalines. M. Van Tieghem a vu une fermentation se continuer jusqu’à ce qu’il y ait eu dans le liquide 13 p. 1 00 de carbonate d’ammoniaque. A ce degré de concentration, la liqueur tue toutes les cellules végétales avec lesquelles elle est mise en contact, et exerce sur la peau, et à plus forte raison sur la muqueuse de la vessie, une action saponifiante et irritante très sensible.

Ce ferment n’est d’ailleurs pas particulier à l’urée et à l’urine des animaux carnivores.

A côté de l’urée se trouve, dans l’urine des animaux herbivores, un

corps

700 encyclopÆdie chimique.

azoté de constitution analogue, et dont la présence constante caractérise cette classe : c’est l’acide hippurique. Comme l'urée, il se dédouble par l’ébullition avec les acides et les alcalis, en deux composés plus simples, acide benzoïque et glycolammine, en fixant les éléments de l’eau. C’est d’ailleurs un fait connu que, pendant la fermentation de l’urine, l’acide hippurique se transforme en acide benzoïque, en même temps que l’urée devient du carbonate d’ammoniaque. Ces deux phénomènes de dédoublement qui se passent dans le même milieu s’accomplissent-ils sous l’influence d’un seul et même ferment, ou chacun d’eux a-t-il son ferment spécial? L’étude microscopique des productions organisées de l’urine des herbivores exposée à l’air prouve que le micrococcus de l’urée y est seul constant, et qu’il y prend un développement qu’il n’atteint jamais dans l’urine des carnivores; chaque goutte du liquide est remplie de ses globules.

Il est donc naturel de penser que le ferment qui dédouble l’urée opère un dédoublement analogue sur l’acide hippurique, et c’est en effet ce qu’a montré l’expérience. Cet acide se transforme en acide benzoïque et en glycolammine, suivant l’équation,

C‘«H'’AzO« + 2H0 = C‘*H«0* -t- C‘H'AzO*

et il est remarquable qu’aucun de ces produits n’a le caractère irritant que possède le carbonate d’ammoniaque, produit de la fermentation de l’urée.

Quel est maintenant le mécanisme de cette transformation? Il n’est pas douteux qu’une portion de la matière organique ne serve à la construction des globules du ferment, et bien que le poids de celui-ci soit tout au plus le 1/200 de l’urée détruite, tous ses matériaux hydrocarbonés et azotés sont empruntés à la substance fermentescible. Ce ferment se comporte donc comme tous les ferments organisés que nous avons étudiés jusqu’ici. Pourtant, à la suite d’une série d’observations curieuses et exactes, mais inexactement interprétées, ■ M. Musculus avait été conduit à refuser au ferment de l’urée les propriétés qui caractérisent les ferments organisés, et à le rapprocher au contraire des diastases, telles que celles de la salive et du suc pancréatique. 11 avait observé, en effet, qu’en précipitant narTalgnpl les urines épaisses, filantes et ammoniacales, rendues par les ma^i^ atteints de catarrhe de la vessie, il obtenaitun précipité muqueux, bip lavé, desséché, puis pulvérisé et ajouté à de l’eau tenant en dissolution de' l’urée, la transformait au bout de très peu de temps en carbonate d’ammoniaque. Ce corps actif est détruit ou mis rapidement hors d’état d’agir par la présence des acides minéraux. Parmi les acides organiques, les acides tartrique, acétique, salicylique, agissent comme les acides minéraux, l’acide phénique est sans action.

MM. Pasteur et Joubert ont fait disparaître la contradiction qui existait entre les résultats de M. Van Tieghem et ceux de M. Musculus, en montrant que la transformation de l’urée en carbonate d’ammoniaque pouvait être en effet réalisée par une diastase, mais que la production de cette diastase exigeait la présence de la petite torulacée ou pour mieux parler, la présence d’un être vivant. Il serait étonnant en effet, avec ce que nous savons des diastases, qu’il n’y eût que le ferment en chapelets capable de sécréter celle-ci, et nous verrons bien-

DUGLAUX. — CHIMIE BIOLOGIQUE.

tôt qu’en effet il y en a d’autres. Mais avec le ferment de l’urée, il est curieux de voir l’être vivant borner en quelque sorte sa fonction à la production de la diastase.

« Les physiologistes, ajoutent MM. Pasteur et Joubert, feront sans doute la remarque qu’on a ici le premier exemple d’un ferment organisé, autonome, cultivable dans les liquides quelconques, sous la seule condition que ceux-ci soient propres à sa nutrition, et pouvant former pendant son développement une matière soluble susceptible de déterminer la transformation même que l’être microscopique engendre. » La diastase de l’orge n’est pas formée par des cellules autonomes; il en est de même de la pepsine, de la synaptase, des diastases du pancréas. Toutes sont produites par des cellules, faisant partie d’organismes élevés, dont la vie générale et tes fonctions ne sont pas concentrées dans la sécrétion de ces diastases. La levure de bière produit une diastase, inversive du sucre de canne, mais indépendante de la fonction de la levure, tout au moins quand celle-ci s’exerce sur les glucoses proprement dits, où l’inversion est sans objet. En d’autres termes, la fonction de la diastase inversive des levures alcooliques ne se confond pas avec la fonction de ces levures. Il n’en est pas ainsi de la diastase de l’urée. Diastase et ferment organisé agissent de même sur leur matière fermentescible, c'est-à-dire sur l’urée, parce que la diastase soluble présuppose l’existence de l’être organisé, et qu’inversement le petit végétal donne lieu pendant sa vie d’une manière nécessaire à la diastase qui hydrate l’urée.

Il est probable toutefois que, si la petite torulacée que nous venons de décrire nous intéresse surtout par la propriété qu’elle a de transformer l’urée en carbonate d’ammoniaque, sa vie physiologique ne se résume pas tout entière dans la sécrétion de la diastase nécessaire pour cela. Comme pour toutes les espèces dont nous connaissons bien l’histoire, cette diastase est plutôt pour elle une sécrétion digestive, un moyen de se préparer une matière assimilable aux dépens des matériaux qu’elle rencontre dans la liqueur, que le terme définitif de ses actions comme ferment. On a le droit de penser aussi, en partant du même ordre d’idées, que la torulacée de M. Pasteur n’est pas la seule espèce capable de sécréter la diastase de l’urée, puisque toutes les autres diastases peuvent provenir de la vie physiologique d’une foule d’espèces diverses. Sous ce point de vue, ces idées ont reçu une confirmation par les travaux de M. Miquel.

Autres fermeuts de l’urée. — M. Miquel a en effet observé et décrit deux autres espèces vivantes, capables de se développer dans l’urine, et de la rendre alcaline à la façon delà torulacée décrite plus haut.

L’un de ces êtres est un bacillus très ténu, dont la largeur est inférieure à qui se- développe en longs filaments dans l’urine en la rendant trouble, mais ne semble pourtant pas y trouver un terrain favorable, car au bout de quelques jours, il s’y dissocie, sans donner d’ordinaire de spores. Ses articles se remplissent de granulations punctiformes, incapables de produire une nouvelle fermentation. Les spores, quand on en obtient, sont assez vivaces, et résistent plusieurs heures à une température humide de 96°.

Ce bacillus peut amener en quarante-huit heures la fermentation complète

d’un volume quelconque d’urine. Il peut donc vivre dans un liquide fortement alcalin. Toutefois il ne semble pas résistera cette réaction alcaline aussi longtemps que la torulacée de M. Pasteur, et c’est sans doute à l’action désorganisatrice du carbonate d'ammoniaque qu’il a fourni, qu’il faut attribuer en partie sa mort rapide dans les conditions que nous indiquions tout à l’heure.

Ce bacillus n’a pu être cultivé dans un liquide minéral, ni dans le bouillon non additionné d’urée. Il est anaérobie, mais peut aussi prendre naissance dans des liquides exposés à l’air. M. Miquel l’appelle bacillus urex, mais la diagnose de cet être reste encore un peu incertaine.

Un autre ferment de l’urée est une mucédlnée de la famille des Aspergillus qui pousse dans l’urine un mycélium volumineux d’où sortent des tubes fructifères à têtes légèrement renflées et portant une seule chaîne de spores incolores. Ces spores ont entre 6 et 7!* de diamètre, et on peut les voir, quand elles sont en grand nombre, formant au-dessus de l’urine des traînées denses, d’apparence farineuse.

L’aclion de cette moisissure sur l’urée est loin d’être aussi prompte et aussi complète que celle des êtres qui précèdent, mais elle peut cependant aboutir à la disparition de 8 à 10 grammes d’urée par litre. Lorsque la quantité d’urée transformée en carbonate d’ammoniaque atteint 5 à 6 grammes par litre, la moisissure dépérit. C’est le môme phénomène que pour les autres, mais il se produit plus tôL

Ces trois ferments sont constamment présents dans l’air, mais en quantités différentes suivant les lieux, et en proportions inégales. Le micrococcus de M. Pasteur est de beaucoup celui qu’on rencontre le plus fréquemment, puis Vient le bacillus itrees, enfin la moississure blanche. A l’intérieur de Paris, les ferments ammoniacaux sont bien plus fréquents qu’à la campagne, Ce fait, qui résulte de l’observation de M. Miquel, n’a pas le droit de nous surprendre. Là où il y a beaucoup d’urée doivent se multiplier les causes de sa disparition.

Pcuétrntion des fevmciKs de l’urée dans rorgauîsniei —

Nous pouvons maintenant aborder la solution d’une question soulevée par l'observation de M. Musculus, que nous avons rappelée plus haut. A quelle cause peut-on attribuer la réaction alcaline de l’urine de certains malades atteints de catarrhe de la vessie, et l’existence de la diastase que M. Musculus a su en retirer ?

Rien ne dit a priori, remarquons-le, que l’organisme réduit à ses seules forces ne puisse pas sécréter soit régulièrement, soit d’une façon intermittente, une diastase transformant l’urée en carbonate d’ammoniaque. 11 en sécrète bien d’autres, continuellement ou à de certains intervalles, et il ne serait pas surprenant d’y rencontrer celle-ci. Mais il ne s’agit pas de savoir ce qui peut être, il s’agit de savoir ce qui est. L’expérience, consultée à ce sujet, a répondu que toutes les fois qu’une urine était ammoniacale au moment de son émission, elle contenait des cellules vivantes, et même qu’elle contenait toujours le mterococcus en chapelets décrit plus haut. C’est ce qui résulte d'observations niultipliées faites par M. Pasteur^ et MM. Gosselin et Alb. Robin. 11 est bien entendu

DUCLA.UX. — CHUIIK BIOLOGIQUE.