IV. — Pigments chlorophylliens

Les grains de chlorophylle contiennent normalement deux principes colorants mélangés, savoir : un pigment vert, la chlorophylle proprement dite ou chlorophylle pure, et un pigment jaune ou xanthophylle. Nous désignerons leur mélange sous le nom de chlorophylle.

Déjà en 1865, Trécul (17) avait observé, dans l’intérieur même des cellules, la formation d’aiguilles cristallines qu’il considéra comme de la chlorophylle cristallisée. Lorsqu’en effet on sépare, par la macération, des lames minces de l’écorce du Lactuca altissima, on y trouve, en les examinant sous le microscope, de nombreux cristaux aiguillés verts, groupés en touffes ou en aigrettes et solubles dans l’éther. Certaines de ces lames ont présenté à l’auteur à la fois des houppes vertes et des grains de chlorophylle dont les uns étaient intacts, les autres anguleux, d’autres enfin déjà pourvus d’assez longues aiguilles groupées. Cette intéressante observation de Trécul passa pour ainsi dire inaperçue.

Gautier (18) est parvenu, en 1877, à séparer chimiquement de la plante un principe vert cristallisé. Il se sert de différentes herbes, notamment d’Épinard, de Graminées. Les feuilles, fraîchement cueillies, sont broyées dans un mortier, puis traitées par l’alcool pur. La teinture alcoolique, qui renferme les deux pigments chlorophylliens, est versée sur une couche de noir animal en grains : les deux principes colorants sont retenus et le liquide qui traverse le noir est

décoloré. On traite ensuite le noir par l’alcool faible à 65 u , qui dissout seulement la xanLliophylle et laisse cristalliser ce pigment par évaporation; puis on verse de l’éther anhydre ou mieux de l’huile légère de pétrole, qui dissout la chlorophylle pure et se colore en vert foncé. En évaporant lentement cette liqueur, on obtient de la chlorophylle cristallisée.

La chlorophylle cristallisée se présente sous la forme d ! aiguilles aplaties, de consistance molle, d’un vert très intense, et paraissant appartenir au système du prisme rhomboïdal oblique. Abandonnée à l’air, elle acquiert lentement par oxydation une teinte jaune. Les cristaux sont dichroïques, vert foncé par réflexion, rouge brun par transmission. Ils sont insolubles dans l’eau, solubles dans l’alcool, l’éther, la benzine, le chloroforme, le sulfure de carbone. Ils no renferment pas trace de fer : ce fait est en désaccord avec les expériences de Gris (47), de Salm-llorstmar (20) et do Sachs (49), d’après lesquelles on peut provoquer la chlorose chez les plantes en les privant de fei* et déterminer de nouveau le verdissement en leur rendant cet élément essentiel.

D’après Gautier, la composition centésimale de la chlorophylle est la suivante :

Épinard.

Graminées.

If.

Az....

Cendres ; phosphate

On peut se demander

si les cristaux en question représen-

lent bien de la chlorophylle pure, étant donnée la facilité avec laquelle le pigment vert s’altère à l’air. Le broiement des feuilles et l’absorption du principe colorant par le noir animal paraissent être deux causes de transformation du pigment vert primitivement contenu dans les feuilles. Iloppe- Seyler considère les cristaux de Gautier, de même que ceux obtenus par Ilogalski (24) comme un mélange de chlorophyllane, de cire et d’érythrophylle. Le spectre de leur dissolution diffère du spectre normal do la chlorophylle par la présence d’une bande supplémentaire, située entre X = 843 et

I = 490 millionièmes de millimètre, qui caractérise les dissolutions de chlorophylle plus ou moins altérées par oxydation.

Iloppe-Seyler (22) a obtenu par un procédé autre que le précédent des cristaux verts qu’il désigne sous le nom de chlorophyliane, pour montrer qu’ils ne représentent qu’une modification de la chlorophylle pure. 11 traite d’abord des feuilles par l’éther pour en séparer la cire ; puis par l’alcool. La teinture verte ainsi préparée est lentement évaporée : l’extrait, d’abord lavé à l’eau, est dissous par l’éther. Il fait cristalliser ensuite la chlorophyllane dans l’alcool, à plusieurs reprises. Les aiguilles ou tablettes fraîchement préparées sont vertes ; à la longue elles passent lentement au brun.

L’analyse de ces cristaux a donné les résultats suivants, d’ailleurs parfaitement concordants avec ceux de Gautier :

Pli.

Mg.

On peut se rendre compte d’une manière simple do l’existence de deux principes colorants dans les grains de chloréphylle. On abandonne à elle-même une dissolution alcoolique de chlorophylle dans une petite coupelle ; lorsqu’elle est complètement, évaporée, on remarque qu’il s’est formé en dehors' un cercle jaune, puis un cercle d’un vert bleuâtre et enfin plus en dedans un cercle d’un vert pur. Cette observation montre que le principe jaune est moins soluble dans l’alcool concentré que la chlorophylle pure (23).

Kraus (24) base sa méthode de séparation du pigment vert et du pigment jaune sur l’action de la benzine. A une teinture alcoolique faible de chlorophylle il ajoute Un volume égal de benzine et agite le mélange : la chlorophylle pure, peu soluble dans l’alcool faible, passe tout entière dans la benzine, tandis que laxanthophylle est dissoute par l’alcool. Après un certain temps de repos, la liqueur se sépare en deux couches: l’inférieure, jaune, est une teinture alcoolique de xanlhophylle; la supérieure, verte, est une dissolution de chlorophylle pur eXcyanop/iylle de l’auteur) dans la benzine. Celte

dernière renferme il est vrai une petite quantité de xanthophylle et inversement; toujours est-il que la benzine n’exerce aucune action chimique sur la teinture de chlorophylle, et il est bien démontré par l’expérience précédente que la chlorophylle normale est formée du mélange de deux pigments, l’un jaune, l’autre vert.

Au lieu de benzine, on peut aussi se servir de sulfure de carbone, d’huiles essentielles, etc... pour isoler la chlorophylle pure.

En traitant la solution benzique de chlorophylle pure par le chlorure de baryum, le principe colorant se précipite, au bout de quelques heures, sous la forme d’un dépôt floconneux, d’un vert foncé ; les impuretés, notamment la petite quantité de xanthophylle, restent dans la liqueur. On le recueille sur un filtre; on le lave à l’alcool étendu et on le dissout ensuite dans l’alcool à 95°. La solution ainsi obtenue, que l’on peut faire cristalliser, présente d’après Tscliirch (14) tous les caractères spectroscopiques et chimiques de la chlorophylle pure que contient la teinture fraîche, employée à son extraction. On peut la considérer comme une solution de chlorophylle pure.

De môme, en versant de l’alumine gélatineuse fraîchement préparée dans une teinture de chlorophylle, comme l’a fait Frémy (25), la laque ainsi constituée renferme la chlorophylle pure, qu’on peut ensuite en retirer par l’ébullition dans l’alcool concentré; la xanthophylle au contraire reste dans la liqueur.

Tscliirch (14) est arrivé à préparer un pigment vert qui présente non seulement les caractères spectroscopiques de la chlorophylle que renferme une teinture alcoolique de feuilles fraîches, mais ceux des feuilles vivantes, et en conséquence le considère comme de la chlorophylle pure, si tant est qu’il soit pertnis de conclure de l’identité des caractères spectraux à l’identité de composition chimique des substances considérées. A cet effet, il se sert de chlorophyllane, qu’il purifie par cristallisation répétée, et qu’il soumet ensuite à l’action de corps réducteurs, à une douce température : la chlorophyllane se transforme en un corps d’un vert intense dont les dissolutions présentent une remarquable fluorescence rouge; ce corps ne serait autre que la chlorophylle

pure. L’auteur n’a pu arriver jusqu’ici à la faire cristalliser : il l’a obtenue seulement sous la forme de gouttelettes oléagineuses ou d’une poudre d’un brun foncé. Les acides étendus la transforment de nouveau en chloropliyllane.

Enfin Hansen (26) prépare la chlorophylle pure en saponifiant une teinture fraîche de jeunes plantules de Blé ; il considère comme erronée l’opinion d’après laquelle ce traitement altérerait la chlorophylle. Après avoir concentré rapidement la teinture de chlorophylle, on verse goutte à goutte de la soude dans la liqueur bouillante, en agitant constamment et en remplaçant l’alcool par de l’eau au fur et à mesure qu’il s’évapore. On sépare ensuite le savon formé en faisant bouillir l’extrait avec une solution de chlorure de sodium : le savon se présente sous la forme de masses granuleuses d’un vert foncé. On le traite par l’essence de pétrole, qui dissout un principe jaune, la xanthophylle, et cela à plusieurs reprises, puis par l’éther additionné d’une petite quanti té. d’alcool, qui dissout la chlorophylle pure. Par évaporation, les deux dissolutions laissent cristalliser les pigments chlorophylliens. La xanthophylle se présente en aiguilles d’un jaune foncé; la chlorophylle pure, par cristallisation répétée dans ses dissolutions éthérées, en sphérocristaux, présentant très nettement la croix noire avec les nichols croisés.

Quant à la nature chimique de la chlorophylle, Schunck (27) considère cette substance comme un glucoside; Iloppe- Seyler (22), comme une lécithine, résultant de la combinaison de choline avec la glycérine et l’acide phospho'rique. Toujours est-il qu’elle ne contient pas de fer, contrairement à l’opinion anciennement reçue.

D’après ce qui vient d’être exposé relativement aux pigments chlorophylliens, il semble que les trois derniers principes colorants verts puissent seuls être considérés comme de la chlorophylle pure, semblable ou tout au moins voisine de celle que contiennent normalement les cellules vivantes. Quant aux cristaux de Gautier et probablement aussi ceux observés par Tréeul, ils paraissent représenter la chlorophyllane de Iloppe-Seyler.

— La xanthophylle, dont on vient d’indiquer plusieurs modes de préparation, peut encore être retirée des plantes étiolées, où elle existe seule, sans mélange avec aucun autre

pigment. Pour cela, on fait bouillir dans l’eau des feuilles étiolées, on les dessèche ; on les pulvérise et on les traite par l’alcool fort. La dissolution alcoolique est versée ensuite sur du noir animal, qui relient la xanlhophylle et laisse passer les autres substances dissoutes, notamment la cire. Après avoir décanté, on lave le charbon avec de l’alcool faible qui redissout la xanthophylle. Par évaporation elle cristallise.

Propriété* «le 1» chlorophylle pure. — La chlorophylle pure est un principe azoté soluble dans l’alcool, dans les huiles grasses et essentielles; plus facilement dans la benzine, dans l’éther et dans le sulfure de carbone. Sa dissolution présente une belle teinte d'un vert émeraude ; elle est plus stable que la teinture alcoolique des feuilles. Elle est dichroïque et fluorescente en rouge.

Traitée par la potasse et agitée ensuite avec l’éther, elle abandonne à ce dernier un principe colorant d’un jaune d’or, provenant d’un dédoublement chimique et qu’il ne faut pas confondre avec la xanlhophylle. Les acides étendus la colorent en jaune et la convertissent lentement en chlorophyllane : celle-ci cristallise facilement par évaporation, surtout si l’on emploie de l’acide acétique.

L’acide chlorhydrique concentré transforme d’abord la chlorophylle pure en chloropliyllane, qui ensuite est dédoublée en deux corps, la phyllocyanine, bleue, soluble dans l’acide chlorhydrique, et la phylloxanthine , d’unjaune brun, qu’on sépare du mélange au moyen de l’éther.

Le spectre d’absorption de la chlorophylle (24) est caractérisé par quatre bandes noires, 1, 11, III, IV, situées dans la moitié la moins réfrangible du spectre ; c’est la bande III qui est la moins intense. Comparé au spectre de la chlorophylle des feuilles vivantes, il en diffère simplement parce que les bandes d’absorption sont toutes un peu plus éloignées du rouge, et de plus que pour les feuilles vivantes c’est la bande IV qui est la moins intense. Celte différence tient à ce que la solution alcoolique de chlorophylle pure est toujours légèrement oxydée au moment même de son extraction par les substances étrangères, les acides de suc cellulaire par exemple, entraînées avec elles; celte oxydation se traduit par la

formation d’une faible quantité de chlorophy liane qui a pour effet d’obscurcir la bande IV.

La chlorophylle pure obtenue par réduction de la chlorophyllane présente, d’après Tschirch, tous les caractères spectroscopiques de la feuille vivante. Cet auteur a obtenu les résultats suivants :

Solution alcaline de Chlorophylle pure.

(Couche de 17">™ d’épaisseur) (Couche de 63">™ d’épaisseur).

Bande I : de X = 670 à X = 640 (*).

Bande II : de X = 620 à X = 600 BandesI, II, III) deX=680 Bande III : de X = 583 à X = 660 (fusionnées). I à X=555 Bande IV : manque Bande IV deX=583

Feuilles vivantes (3 feuilles).

Bande I : de X = 700 à X = 645 Bande II : de X = 630 à X = 613 Bande III : de X = 600 à X = 575 Bande IV : manque

Feuilles vivantes (5 feuilles).

Bandes I, II, III \ deX=700 (fusionnées). ) àX=570 Bande IV deX=850

àX=540

Dans l’un et l’autre cas, on observe déplus l’absorption de la partie la plus réfrangible du spectre.

La bande I est située dans le rouge et comprise entre les raies B et C de Fraunliofer ; la bande II est située dans l’orangé entre les raies C et D; la bande III, dans le jaune, un peu .après la raie D ; enfin la bande IV, dans le jaune-vert, un peu en deçà de E.

A mesure que l’épaisseur de dissolution ou de feuilles, traversée par la lumière, devient plus grande, les bandes d’absorption confluent entre elles et finissent par occuper toute l’étendue du spectre visible; ce dernier résultat est obtenu avec une dissolution de chlorophylle pure d’environ 250 millimètres d’épaisseur, ou avec sept feuilles superposées. Si au contraire l’épaisseur traversée est très faible, si par exemple elle n’est que de quelques (millimètres, la bande I seule est visible; les bandes II, III, IV, n’apparaissent net-

(1) En millionièmes de millimètre.

temcnt qu’avec des épaisseurs moyennes, par exemple avec 50 millimètres de dissolution alcoolique.

Action des alcalis sur la chlorophylle. — En présence des alcalis, la chlorophylle ne se transforme plus en chlorophyllane : le pigment vert se combine à la hase et constitue ainsi un sel stable, le chlorophyllate de soude par exemple.

Chautard (29) a le premier étudié les modifications qu’éprouve le spectre de la chlorophylle sous l’influence des alcalis. Cet auteur a montré que la bande I y est constamment dédoublée : il la désigne avec raison sous le nom de bande spécifique. De plus, toutes les bandes indistinctement sont déplacées vers le bleu et les bandes moyennes, surtout la troisième, sont devenues beaucoup moins distinctes.

Le spectre des sels alcalins de la chlorophylle se rapproche assez de celui du pigment vert que renferme le tégument de la Bonelia viridis. Les dissolutions aqueuses et alcooliques de ces sels sont d’un beau vert éméraude et beaucoup plus stables que la teinture brute de chlorophylle; lorsqu’on les traite par l’acide chlorhydrique concentré, elles acquièrent une teinte bleue due à la phyllocyanine.

Propriétés «le In xnntliopliyllc. — La xanthophyllequi

coexiste dans les cellules vivantes avec la chlorophylle pure, présente les mêmes propriétés que les principes jaunes qu’on peut retirer de cette dernière par décomposition chimique. Par exemple, en traitant une solution de chlorophylle pure dans la benzine par le sodium, comme l’a fait Saclisse (28), il se forme au bout de quelque temps un précipité vert, tandis que la benzine acquiert une belle teinte jaune d’or.

Les dissolutions de xanthophylle ne présentent pas trace de fluorescence, lorsqu’elles sont complètement pures. En présence des acides, des alcalis, les pigments jaunes se montrent moins altérables que la chlorophylle. La lumière solaire ne les décompose pas. La xanthophylle ne contient pas d’azote.

Le spectre d’une dissolution étendue de xanthophylle est caractérisé par trois bandes d’absorption V, VI, Vil, dont l’une occupe la partie la plus réfrangible du spectre lumineux vers la raie H, et les deux autres la région bleue; ces derniè-

res sont situées, l’une entre les longueurs d’onde 490 et 460, l’autre entre 448 et 430 millionièmes de millimètre.

Il résulte de là que le spectre d’une teinture fraîche de chlorophylle doit présenter sept bandes d’absorption (I-VII), les quatre premières pour la chlorophylle pure, les trois autres plus larges, pour la xanthophylle ; c’est en effet ce que vérifie l’expérience : le spectre de la chlorophylle est bien le résultat de la superposition du spectre de la chlorophylle pure et de celui de la xanthophylle.

L’étioline présente, comme la xanthophylle, les bandes d’absorption V, VI et Vil ; Wiesner, Kraus et d’autre auteurs considèrent ces deux corps comme identiques. Il faut remarquer toutefois qu’en couche très épaisse l’élioline présente dans la portion la moins réfrangible du spectre les bandes I-IV de la chlorophylle pure, et même la bande U y est dédoublée. D’après Hansen (26), ces bandes surnuméraires seraient dues à une petite quantité de chlorophylle, mélangée à l’élioline, de sorte que la distinction entre la xanthophylle et l’étioline, établie par Pringsheim, n’aurait plus de raison d’être.

11 en serait de même pour les pigments jaunes des fleurs.