ÉTUDE BIOLOGIQUE DES BACTÉRIES CHROMOGÈNES

Intérêt de l’étude des bactéries pour celle des granules pigmentaires. — Les bactéries sont des groupements homogènes des plastidules chromatiques. À l’intérieur d'une membrane cellulosique ou chitineuse se trouve un amas de petits corpuscules qui se colorent vivement par les réactifs de la chromatine ; parfois, entre cet amas et la membrane, est intercalée

une mince couche (ou seulement deux calottes aux pôles de la

bactérie) d’une substance qui reste incolore. Bütschhi, le premier, a parfaitement vu cette structure ; 1] considérait la bactérie comme correspondant presque exclusivement au noyau d'une cellule; mais, comme il se heurtait à un préjugé encore trop répandu, à savoir qu'il n’y a pas d’être vivant sans protoplasma, on rejeta sa conception, et on nia les faits, dont on a dû finalement reconnaître l'exactitude (Metchnikoff).

La bactérie est, en effet, comme le noyau, une colonie de plastidules chromatiques, qui assimilent, suivant l’équation :

Chris alor X(chr.) + pr.s.

chromatine. aliments. produits secondaires de l'assimilation,

mais pr. s. est peu développé dans le cas de la bactérie ; il représente : 1° la mince couche de matière incolore, assimilée, à tort ou à raison, à du protoplasma ; 2° les matières grasses à l’état de granulations internes ou d’imprégnation de la mem brane, etc.; pr. s. au contraire est un terme très important dans le cas dunoyau, surtout si l’on y fait rentrer, comme je l'ai indiqué, le protoplasma de la cellule. Aussi s’il se produit des combustions chez les bactéries, celles-ci s'effectuent surtout aux dépens de la substance vivante propre, c’est-à-dire de chr.,

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. et les produits de désassimilation de la chromatine doivent étre abondants. L'étude chimique des bactéries est peu avancée; or, parmi les quelques recherches qui ont été faites, 1l faut

citer celles de Nishimura, qui ont porté sur un bacille d’eau, -

un de ceux étudiés par Cramer, et qui ont révélé dans le corps de cette bactérie de notables quantités de bases xanthiques : xanthine, 0,17 p. 100 ; guanine, 0,14; adénine, 0,08, et, de plus, lécithine, 0,08.

Les bactéries sont donc, en définitive, de petits amas d’une substance voisine de la chromatine, sinon identique ; elles sont le siège d’une assimilation et d'une désassimilation continuelles ; en cela elles se rapprocheraient de ce que j'ai supposé être les granules pigmentaires.

L'étude biologique des bactéries a donc un réel intérêt pour nous, puisqu'elle doit présenter, si notre hypothèse est exacte, d'étroites analogies avec l'étude biologique des granules pigmentaires, que J'ai à faire au cours de cet exposé.

Les échanges continus qui s'effectuent directement entre les plastidules de chromatine et le milieu extérieur se traduisent par des mouvements oscillatoires particuliers, que j'ai décrits dans le chapitre précédent à propos des granules pigmentaires, et qu'on pourrait appeler mouvements d'assimilation, mouvements plastidulaires ; or, ces mouvements se rencontrent fréquemment chez les bactéries et chez certains organismes voisins, comme les oscillaires.

Les échanges directs et continus expliquent aussi l'extréme sensibilité des bactéries aux modifications chimiques du milieu extérieur.

Enfin la constitution chimique même de la bactérie, qui est formée de chromatine, substance qui devait, comme on l’a vu, constituer les êtres ancestraux, explique la résistance des bactéries aux hautes températures, et, d'une façon générale, la facon dont celles-ci se comportent vis-à-vis de la lumière et de la chaleur. Les bactéries, en effet, sont des organismes qui ont des moyens variés de résistance aux radiations lumineuses et aux radiations caloriques, procédés qu’elles auraient conservé des plastidules ancestraux, ou qu’elles auraient retrouvé, car une même matière se retrouvant dans les mêmes conditions chimiques et physiques, doit réagir de même, Parmi ces procédés, la production du pigment est l’un des plus intéressants.

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Aperçu sur les bactéries chromogènes. — Les bactéries sont capables, dans certains cas, de produire des couleurs d'uneintensité remarquable : c’est le rouge éclatant développé par le bacille sanguin ou par le microcoque miraculeux (M. prodigiosus) qui, dans les églises humides, produit les hosties sanglantes; c’est le rose du bacille érythrospore; le jaune du bacille jaune, qui teint le lait mal soigné, et celui du microcoque orangé; le vert du microcoque vert; le bleu, produit par le vtbrion bleu(V. cyanogenus) dans le lait, ou par le bacille pyocyanique dans le pus; le violet qui se développe sur la viande en voie de pourriture; le noir, enfin, du bacille mélanospore. Toutes ces couleurs, qui rappellent un peu les couleurs d’aniline, sont retenues dans la membrane.

D'autres fois, le pigment colore le corps méme : c'est le cas de la bactérie rose fleur de pécher, qui vit dans les eaux stagnantes, et qui à été étudiée par Ray-Lankester en 1873, — c'est celui du bacille photométrique de Engelmann (1881), etc. ;

On n'a, jusqu'ici, que des connaissances assez imparfaites sur la nature chimique de ces matières colorantes.

Zopf a montré que le pigment jaune du Bacterium egregium est un lipochrome. C'est là un cas unique.

On a cherché à rapprocher les couleurs produites par un certain nombre de bactéries des couleurs d'aniline, en particulier le violet qui se développe sur les viandes pourries, et le rouge du Micrococcus prodigiosus. Celui-ci, extrait par l'alcool (il est insoluble dans l’eau), se décolore sous l'action des alcalis et se développe à nouveau sous celle des acides; or le chlorhydrate de rosaniline (fuchsine) se décolore sous l’action de la soude et se colore à nouveau sous celle de l’acide sulfurique. Mais ces caractères ne suffisent pas à établir une parenté. Erdmann a indiqué que la coloration du lait formée par le Vibrio cyanogenus est due à un pigment qui ressemble étonnamment à l’aniline bleue ou triphényl-rosaniline de Hoffmann; Krukenberg, qui a montré combien on a abusé des couleurs d'aniline, reconnait lui-même que, dans ce cas, la ressemblance est frappante : le spectre ne diffère de celui du bleu d’aniline qu'en ce que la bande qui est contre le D est plus rapprochée de l'extrémité violette.

Les pigments qui colorent le corps des bactéries, et parfois la membrane, ont été rattachés à une substance chimique qui

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n est guère bien caractérisée que par son spectre d'absorption, la bactério-purpurine de Engelmann. Ce pigment a une teinte pourprée qui vire tantôt au rouge, tantôt au bleu, tantôt au brun. Outre trois bandes d'absorption dans la partie lumineuse du spectre, le pourpre en présente une dans lultrarouge. Comme il est insoluble dans la plupart des liquides, on a dû, pour établir ses propriétés optiques, se servir de plaques de bactéries mortes trempées dans l'huile. Ce pigment a des analogies physiologiques évidentes avec la chlorophylle.

La fonction chromogène chez les bactéries n'est pas une fonction nécessaire. Wasserzug (1), dans un travail remarquable sur la formation de la matière colorante chez le Bacillus pyocyaneus, a montré l'apparition progressive du pigment à mesure que la culture se développe, après rajeunissement, et 1l a indiqué ce fait très curieux, c'est que quand on part d’une culture âgée et que l’on pousse loin la dilution dans le bouillon de culture, les divers tubes ensemencés en même temps se comportent de façons très différentes : le développement du pigment peut être retardé, ou même supprimé. Toutefois, l’absence de coloration n'est pas durable, et, dans un milieu favorable, la bactérie récupère la fonction chromogène rapidement, c'est-à-dire au bout d'une à trois cultures. Ainsi, « dans une méme culture, toutes les cellules (bactéries) ne sont pas également aptes à produire la matière colorante ; les différences individuelles s’accentuent avec l’âge, à mesure que le milieu subit lui-méme des modifications plus profondes.» Wasserzug a tâché par divers procédés (ensemencements successifs dans du bouillon de veau, inoculations à des lapins) de rendre homogènes les cultures, mais, quand il y est arrivé, l'homogénéité n'a jamais été que de courte durée.

Ce fait est à rapprocher, il me semble, de celui présenté par les granules pigmentaires de diverses teintes chez un même animal, et signalé par Carnot {pigments mélaniques), puis par Pizon (pigments des ascidies).

Influence de la chaleur sur les bactéries chromo-

(1) WasserzuG : Notice biographique et travaux scientifiques. Sceaux, 1889.

gènes (1), — Il semble qu’on ait peu étudié l'influence de la chaleur sur les bactéries chromogènes.

Il est à remarquer qu'un certain nombre de celles-ci recherchent la chaleur ; ce sont les « sulfuraires » des sources thermales, encore si mal connues malgré les recherches de Winogradsky ; les Beggiatoa chromogènes en particulier, qui développent à l’intérieur de leur corps des cristaux imparfaits de soufre pur, recherchent les eaux chaudes.

On a observé par contre que l’élévation de la température amène la perte de la fonction chromogène chez le Micrococcus prodigiosus.

Influence de la lumière. — L'influence de la lumière est mieux connue et donne lieu à des considérations importantes.

EXPÉRIENCES SUR LES BEGGIATOA ET LES BACTÉRIES POUR- PRÉES. — On a montré en particulier que la lumière est nécessaire pour le développement du pigment chez les Beggitaoa (B. rosco-persicina). Ces bactéries ont la forme de filaments en, hélice, présentant des mouvements oscillatoires sous l'influence de la lumière; cette sensibilité particulière est due au pourpre d'Engelmann qui les imprègne et qui convertit les radiations lumineuses en énergie chimique déterminant les mouvements oscillatoires.

D'une façon générale, les bactéries pourprées sont d’une excessive sensibilité aux rayons lumineux : sous l'influence de la lumière, le pigment se développe, et les radiations correspondant aux bandes d'absorption du spectre de la purpurine sont converties par ce pigment en énergie qui, employée de diverses manières par l'être vivant, lui devient utile au lieu de lui être funeste.

C'est là un des exemples les plus typiques du rôle des pigments dans la défense des organismes, rôle qui a été mis en lumière par Giard

La chromatine est le siège d’oxydations (réactions exotherniques) qui sont en rapport direct avec l’élévation de la température et avec l'accroissement d'intensité de l’éclairement, en sorte que, dans ces conditions, elle serait détruite

(1) Voir pour ces faits et ceux qui suivent le Traité de microbiologie de Duclaux.

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rapidement, si certains produits de sa destruction, les pigments, ne convertissaient la chaleur et la lumière destructrices en une forme d'énergie édificatrice.

Ainsi, la chlorophylle transforme l'énergie des rayons solaires en énergie chimique, utilisée dans la synthèse des matières hydrocarbonées, qui suit la décomposition de l’anhydride carbonique. Il semble que le pourpre d'Engelmann ait également le pouvoir de décomposer à la lumière l’anhydride carbonique et de rejeter de l'oxygène au dehors. Ce qui le prouve, c'est que, sous un couvre-objet luté hermétiquement, les spirilles aérophiles {Sp. tenue, Sp. undula) recherchent le voisinage des bactéries pourprées, qu’on leur a associées, et cela dès qu'on les expose à la lumière.

Cependant lorsque la lumière est trop intense, de favoriser le développement du pigment, et d’être utilisée par celui-ci au profit de l’organisme tout entier, — elle détruit le pigment, comme elle détruit la matière vivante, c'est-à-dire par le mécanisme de l'oxydation, avant qu'il n'ait agi.

C'est dans de pareilles PARA que se sont placés certains expérimentateurs. Voici les résultats qu'ils ont obtenu.

EXPÉRIENCES SUR LE BACILLE DE Kiez. — Ce bacille a été découvert par Breunig dans les eaux potables de la ville de Kiel : cultivé sur des tranches de pommes de terre, il donne déjà au bout de 24 heures une coloration pourprée, disparaissant assez rapidement à la lumière.

Laurent a fait des séries de cultures, en partant de cultures initiales exposées plus ou moins de temps à la lumière : cultures À, 5 heures d'exposition; cultures B, 3 heures; cultures C, 1 heure. A s’est trouvée stérilisée, B et G ont donné des cultures comprenant à la fois des colonies incolores et des colonies colorées; mais tandis que les colonies successives issues de B devenaient de plus en plus incolores, à chaque génération, les colonies colorées issues de C devenaient plus nombreuses.

La lumière, en quelques heures, avait donc modifié la physiologie du bacille (cultures B) au point d'en faire une race décolorée des plus stables, capable de garder indéfiniment l'impression de la radiation solaire (1), mais ne différant des

au lieu

(1) La perte de la fonction chromogène est définitive : on ne la

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autres races, ni par la taille, ni par la nature des mouvements.

EXPÉRIENCES SUR LE BACILLE DU PUS BLEU, — Les expériences de d'Arsonval et de Charrin sur le pus bleu ont conduit à des conclusions analogues.

CONCLUSIONS. — La lumière, suivant son intensité, favorise ou non la production du pigment : elle est nécessaire à la production de la matière colorante des Beggiatoa qui vivent dans les eaux thermales, mais, portée directement sur certaines cultures, elle détruit le pigment pour un temps plus ou moins long, et quelquefois supprime la fonction chromogène tindéfiniment.

Influence des substances chimiques sur les bactéries chromogènes. — Les bactéries chromogènes sont d'excellents réactifs quand on veut étudier l’action des poisons sur les êtres inférieurs (Roger); mais on a reconnu que, d'une manière générale, c'est ici encore une question de dose : de petites doses exaltent la fonction chromogène des bactéries, des doses élevées la suppriment

Cela dépend aussi de la nature des poisons ; ainsi le sulfure noir de mercure qui passe pour insoluble déterminerait, d’après Charrin et Roger (1), la perte de la fonction chromogène chez les bactéries, comme l’action prolongée de la lumière dans le cas des cultures de Laurent.

Des recherches toutes récentes viennent de jeter un jour nouveau sur le mécanisme des intoxications chez les êtres

vivants en général. Stassano (2) a montré que les poisons (sels

métalliques, toxines) se fixent sur la chromatine ([nucléine) et ses dérivés avec une grande facilité ; cela se comprend, étant donné que cette substance assimilatrice attire à elle tous les corps chimiques du milieu extérieur, n’y fussent-ils présents qu'en quantités infinitésimales. Les poisons détruiraient la chromatine, si celle-ci et ses produits de destruction (hématine) ne les fixaient et ne les faisaient entrer dans des combinaisons inoffensives.

Il faut rapprocher ces faits de ce que nous avons dit au sujet

retrouve même pas dans les milieux qui lui sont favorables (albuminoïdes, peptones, sucres en solution alcaline, lactate de chaux). (1) C. R. Soc. Biol., 29 octobre 1887.

(2) C. R. Ac. Sc., juillet 1900.

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de la lumière. Toutes les fois qu'un agent physique ou chimique, pas trop intense, tend à détruire la chromatine, les produits de décomposition s’y opposent, et l’on comprend ainsi l'importance de la formation des pigments sous l'influence de la lumière ou celle des intoxications.

On a étudié spécialement l'influence sur les bactéries chromogènes de l'oxygène, des acides, des bases, des sels et de diverses substances organiques. |

Les principales expériences ont été effectuées par Was- -serzug sur le Bacillus pyocyaneus, et aussi sur le Micrococcus prodigiosus.

ACTION DE L'OXYGÈNE. — « La modification la plus importante, dit Wasserzug, apportée dans le milieu consiste à priver le Bacillus pyocyaneus d’oxygène..., le résultat est assez curieux : le bacille se développe, mais la couleur ne se forme pas. C’est fort probablement à l’action plus ou moins ‘profonde de l'oxygène qu’il faut rapporter en grande partie toutes les causes qui modifient la fonction chromogène. Pour Je moment, nous ne savons que fort peu de chose sur la manière dont s'exerce cette action, et nous ne pouvons qu enregistrer avec soin ce fait intéressant. »

ACTION DES ALCALIS. — Wasserzug a montré qu'on peut ‘faire perdre au Micrococcus prodigiosus la fonction chromogène -d’une facon définitive au moyen des milieux alcalins {bouillon -alcalin et plaques de gélatine).

Dans le milieu alcalin ordinaire, le microbe pousse très bien, se multiplie très vite, et prend une forme presque sphérique (f. de coccus), tandis que dans un milieu acidifié (4 à 5 décigr. d'acide tartrique par litre) il prend la forme filamenteuse.

Cet auteur est arrivé au même résultat avec le Bacillus pyocyaneus : au bout de trois semaines, les cultures successives, en milieu favorable, restent incolores; pour certains individus .de la culture le délai est beaucoup plus court.

ACTION DES ACIDES. — Elle a été étudiée par Wasserzug sur le Bacillus pyocyaneus ; il a déterminé en centièmes les doses À qui empêchent la formation de la couleur, et celles B qui arrêtent le développement.

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Boux. L'évolution du pigment. %