PREMIÈRE LEÇON INTRODUCTION : REMARQUES GÉNÉRALES

Dans les leçons qui vont suivre, nous considérerons les ; - êtres vivants comme des machines chimiques^ se composant essentiellement de matières colloïdales, et possédant la propriété de se développer, de s'entretenir et de se reproduire automatiquement. Jusqu'ici, aucune des machines qui ont été créées par Thomme ne possède cette propriété fondamentale : par cela même, il existe, quant à présent, une différence capitale entre les machines vivantes et toutes nos machines artificielles. Mais rien n'interdit de supposer que les sciences expérimentales puissent réussir un jour à produire artificiellement des machines vivantes.

Nous nous proposons, dans ces leçons, d'envisager les faits dont la connaissance nous permet, dès aujourd'hui, d'agir sur les phénomènes principaux de la vie, à l'aide de <; certains procédés. Nous pensons, en effet, que la possi- « bilité d'agir méthodiquement sur les phénomènes de la ' nature représente un progrès par rapport à la pure analyse. La philosophie biologique du siècle dernier était capable d'analyser tous les phénomènes de la vie à son entière satisfaction, et de s'en former une idée qu'elle

jugeait définitive. Mais à mesure qu'on a réussi à agir sur tel ou tel de ces phénomènes par des moyens physiques ou chimiques, on a vu apparaître, en général, des contradictions entre les conceptions théoriques et les données de l'expérience. Et ceux qui ont voulu faire des découvertes nouvelles ont été amenés à ne tenir compte que des résultats expérimentaux, et non des hypothèses, des théories, qui n'étaient, en somme, que des spéculations vides.

Les êtres vivants peuvent être considérés comme des machines chimiques pour deux raisons : parce que V énergie nécessaire à leur fonctionnement leur est fournie par des processus chimiques, et parce que les matières mêmes dont la machine est formée sont le résultat de synthèses chimiques.

On s'imagine souvent que les processus chimiques de l'organisme sont placés,par certains de leurs caractères, en dehors du domaine où peuvent s'appliquer nos méthodes d'analyse. Nous ne développerons le chapitre où nous traiterons de la « chimie générale des phénomènes de la vie» qu'autant qu'il sera nécessaire pour montrer le peu de fondement de cette affirmation pessimiste. Notre plan ne saurait comporter une étude complète de la chimie biologique.

Le chapitre de la « structure physique générale de la substance vivante » ne pourra être également qu'une esquisse.

Les matières dont se composent les organismes et qui donnent lieu aux processus chimiques auxquels nous venons de faire allusion sont essentiellement de nature colloïdale. — On connaît la distinction faite par Graham entre les « cristalloîdes j», qui diffusent facilement à travers les membranes animales, et les « colloïdes », qui diffuseni difficilement ou ne diffusent pas du tout. — Les substance colloïdales peuvent se présenter, soit à Tétat de solution ou de suspension fine, soit à Tétat de précipité, de coagulum ou de « gel ». Les structures (jme nous distinguons dans la substance vivante sont produites, pour la plupart, par le passage de certains colloïdes de Tétat de solution

à celui de précipité ou de gel. — Dans les manifestations physiques de la vie, il se peut qu'une grande part revienne, également, aux changements d'état des colloïdes. Mais la physique des colloïdes en est encore elle-même à ses débuts; il n'y a donc pas lieu d'espérer que nous puissions pousser très loin, actuellement, l'application de cette physique à l'analyse des phénomènes de la vie. Nous nous bornerons, ici encore, à montrer que, sur beaucoup de points, ce« phénomènes échappent à notre action, mais que rien n'indique que ce soit pour toujours.

La partie proprement biologique de ces leçons a trait, nous l'avons dit, aux processus de développement, d'entretien et dé reproduction qui caractérisent la vie. Nous nous proposons d'indiquer ici les cas dans lesquels nous pouvons, par dps moyens chimiques on physiques , nous rendre maîtres d'un phénomène biologique. Au lieu de perdre notre temps à discuter les hypothèses faites sur la fécondation, nous étudierons les moyens physico-chimiques par lesquels on peut amener des œufs non fécondés à se développer. Nous laisserons de côtelés nombreuses hypothèses relatives au développement et à l'hérédité, et nous parlerons des découvertes de Mendel et de de Vries, grâce auxquelles on peut faire apparaître à volonté, dans toute une série de cas, tel ou tel caractère héréditaire.

Peut-être n'est-il pas inutile, avant d'entrer dans le détail au cours de ces leçons, de donner ici une idée d'ensemble des faits desquels résulte, pour nous, la possibilité d'agir sur les phénomènes biologiques.

Si nous considérons le début du cycle de phénomènes qui constitue la vie, chez un animal, nous voyons qu'il consiste, généralement, dans la fécondation d'un ovule par un spermatozoïde. De notre point de vue général, la fécondation doit être l'effet, direct ou indirect, de l'introduction de certaines substances chimiques contenues dans le spermatozoïde. Le rôle du spermatozoïde lui-même doit

être simplement d'apporter ces substances dans Toeuf ; sa motilité, ses autres caractères d'être vivant n'auraient donc rien à voir avec son action fécondante. Or il y a un fait qui démontre tout cela: c'est qu'on peut, par des interventions chimiques et physico-cliimiques convenablement réglées, amener des œufs non fécondés à se développer, alors que, laissés à eux-mêmes, ils ne se seraient jamais développés, sauf dans le cas de la pénétration d'un spermatozoïde. — Pour prendre un exemple, Tovule de Strongylocentrohis purpuratus (oursin de la côte de Californie), ne se développe que si un spermatozoïde y pénètre. Mais l'action fécondante du spermatozoïde peut être reproduite dans tous ses détails en mettant Tovule, pendant une minute environ, dans de l'eau de mer à laquelle a été ajoutée une certaine quantité d'un acide gras, et en le mettant ensuite, pendant une demi-heure environ, dans de Teau de mer dont la teneur en sels a été élevée dans une proportion déterminée. Des résultats semblables peuvent être obtenus, chez d'autres formes, par le même procédé ou par un procédé analogue. On a ainsi l'impression que d'une façon générale l'action fécondante du spermatozoïde peut être obtenue par des moyens physico-chimiques ou chimiques. Le développement qui part de l'œuf d'une espèce donnée aboutit toujours à un organisme de la même espèce (en laissant de côté les cas de mutation). C'est là le fait que nous désignons du nom à'hérédilé. — Tant que l'embryologie n'était pas constituée, on pouvait trouver des difficultés insurmontables dans l'énorme différence qui sépare l'œuf de l'organisme adulte. Mais l'observation a montré que l'embryon issu de l'œuf a d'abord une structure relativement très simple, et n'acquiert ensuite que par degrés une complication plus haute. Le passage de la forme la plus simple à la forme la plus compliquée est générale* ment graduel, insensible : personne, en l'étudiant, nedécouvre de lacunes inexplicables. La difficulté n'a subsisté, pour la biologie moderne, qu'en ce qui concerne le pre-

mier terme de cette série d^états: Tœuf mûr, non fécondé, possède-t-il déjà une structure en rapport avec celle des premiers stades de l'embryon ? II semble que oui : car, si on enlève une partie de l'œuf avant le début ou tout au début de la segmentation, certaines parties font défaut dans Tembryon, et ces parties manquantes ne sont pas les mêmes, suivant que le fragment de l'œuf qui a été enlevé occupait telle ou telle position. Mais cette différenciation primitive de Tœuf est très inégalement prononcée dans les divers groupes: elle est très faible, par exemple, chez Toursin et l'étoile de mer, plus grande chez les Cténophores, plus grande encore chez les Mollusques, les Annélides, les Tuniciers. Il n'y a rien là de surprenant : la différenciation commence dans l'ovule, avant la maturité, et la maturité peut correspondre, suivant les formes, à un moment plus ou moins avancé de cette différenciation (1). Nous ne connaissons pas la nature des facteurs qui déterminent cette première différenciation du protoplasma, mais nous avons toutes raisons de penser qu'ils sont simplement d'ordre physico-chimique.

Il y a peut-être lieu de signaler ici une conséquence importante de cette première différenciation du protoplasma de l'ovule : c'est que, dans les stades tout à fait primitifs de l'évolution, // n'y a (Thérédilé que du côté malernel. C'est un fait qui apparaît d'une manière frappante dans les expériences de croisement, lorsqu'il s'agit de formes qui, dès les-premiers stades de leur développement, sont d'un type différent. Par exemple, chez l'oursin, après le stade gas-

(1) Un cas tout à fait comparable est celui des animaux nouveaunés : le jeune mammifère ne pouvant ni marcher, ni voir; le poussin à peine éclos coordonnant, au contraire, ses mouvements par rapport à son espace visuel. De même que certains physiologistes, dans ce dernier cas, n'avaient pas vu que le développement du système nerveux et des organes des sens peut n'être pas terminé au moment de la naissance, — de même dans le cas de l'œuf, on ne s'était pas rendu compte que la différenciation commence avant la maturation et peut être plus ou moins avancée au moment de la fécondation.

trula^ il y a formation d^un squelette et apparition de la forme dite « pluteus )> ; révolution est toute différente chez Pétoile de mer. Si on féconde des ovules d^oursin avec des spermatozoïdes d'étoile de mer, on voit que les œufs qui vivent assez longtemps forment tous des « pluteus ». Ce n'est qu'à des stades beaucoup plus avancés, souvent même chez rindividu complètement différencié, qu'apparaissent les caractères des deux parents.

Cette inégalité dans l'action des deux sexes parait résulter de ce qu'au début du développement, la masse du protoplasma qui provient de l'ovule l'emporte de beaucoup sur la masse du protoplasma fourni par le spermatozoïde, tandis qu'ensuite elle devient insignifiante par rapport à celle du protoplasma nouveau, formé sous Finfluence com* binée du spermatozoïde et de Tovule. Il suffirait alors d'admettre que les deux substances germinales, celle du spermatozoïde et celle de Tovule, ont une action égale sur le protoplasma formé après la fécondation.

Le problème de la transmission héréditaire des caractères des organismes a été rendu accessible à l'expérimentation par Mendel et de Yries. Pour rendre intelligibles les résultats de ces recherches, disons tout de suite qu'elles aboutissent à une conception atomistique du mécanisme de l'hérédité, d'après laquelle les caractères de la forme adulte seraient représentés dans le germe par certaines combinaisons chimiques, que nous appellerons, avec Weismann, des ce déterminants ».

Mendel a prouvé, il y a quarante ans, que certains caractères simples des plantes, tels que, par exemple, la forme ronde ou anguleuse de la graine du pois, la couleur de son endosperme, devaient être représentés dans le germe par certains déterminants. Ses expériences ont montré que, si on croise entre elles certaines espèces de pois, différant par l'un de ces caractères, on obtient des hybrides chez lesquels la moitié des cellules sexuelles possède les déterminants du caractère paternel, et l'autre moitié ceux du

caractère matemeL Et il en est de même pour toute une série d'hybrides (mais non pour tous).

Hugo de Vries, qui a découvert à nouveau les lois de Mendel, et d'autres biologistes ont commencé à construire sur cette base une physiologie expérimentale de l'hérédité sur laquelle nous reviendrons.

On comprend sans peine que la théorie de révolution des espèces ne peut pas être en contradiction avec les lois fondamentales de l'hérédité. C'est à de Vries qu'appartient le mérite d'avoir montré qu'on peut observer directement, dans certains groupes de plantes, des variations de Tespèce, et que ces variations n'ont pas lieu par degrés, mais par bonds. Ce fait est d'accord avec l'hypothèse de déterminants représentant dans le germe certains caractères (ces déterminants pouvant d'ailleurs n'être autre chose que des composés chimiques définis). En effet, d'après cette hypothèse, le passage d'une forme à une autre ne peut résulter que de la perte ou de l'adjonction d'un ou de plusieurs déterminants dans le germe, entraînant la disparition ou l'apparition de certains caractères chez l'adulte. Il ne peut pas plus y avoir de degrés intermédiaires entre la présence et l'absence d'un de ces carac* tères qu'il ne peut y en avoir entre deux alcools se succédant immédiatement dans une série chimique,

La série des processus automatiques du développement comporte, à l'un de ses stades, généralement bien déterminé, la formation d'une grande quantité de cellules sexuelles. Nous ignorons, jusqu'ici, le mécanisme de cette formation. Miescher a cherché, par ses études sur le saumon, à se rapprocher de la solution de ce problème. Il a montré que la formation des cellules sexuelles, chez le saumon, semble avoir lieu aux dépens de la substance des muscles. Mais c'est là une circonstance, en quelque sorte, accessoire : d'autant que nous savons aujourd'hui que l'auto-digestion des muscles s'accomplit à peu près par le même processus que la digestion des aliments dans le tube

digestif. Ce qu'il serait surtout important de savoir, c'est comment ihse fait qu*à de certaines périodes du développement, les matériaux nutritifs contenus dans le sang se trouvent, pour ainsi dire, attirés par les cellules sexuelles.

Nous avons des données un peu plus précises sur le mécanisme de la détermination du sexe. On sait depuis longtemps que chez les Aphis (pucerons) on peut obtenir à volonté des générations composées uniquement de femelles ou d'individus des deux sexes. Chez les abeilles et chez les espèces voisines, les œufs non fécondés, en règle générale, donnent uniquement des mâles et les œufs fécondés des femelles. On sait, d'autre part, que chez les vertébrés supérieurs, les jumeaux issus du même œuf sont toujours du même sexe, tandis que ceux qui proviennent d'œufs différents peuvent être de sexes différents. Tout ce que nous savons jusqu'ici sur cette question indique que le sexe de l'embryon est déterminé dans l'œuf même, avant la fécondation, ou en tout cas immédiatement après.

La période de la maturité sexuelle est suivie tôt ou tard de la mort de l'animal adulte. La mort est-elle, elle aussi, déterminée par la série antérieure des processus du développement, comme la formation d'une larve est déterminée par la fécondation de l'œuf? A cette question, nous ne pouvons donner de réponse certaine. Les animaux supérieurs, qui succombent généralement à des infections bactériennes ou à d'autres maladies, ne peuvent nous fournir la solution du problème. Peut-être l'étude de l'œuf nous éclaireraitelle davantage. Chez certaines formes, par exemple, chez l'étoile de mer, l'œuf non fécondé meurt rapidement, tandis que l'œuf fécondé reste vivant. L'acte de la fécondation sauve la vie de Tœuf, pour ainsi dire. Il n'est pas impossible que des recherches nouvelles dans cette direction nous permettent de mieux voir dans quelle mesure la mort de l'animal adulte est le résultat des phénomènes de la vie.

Nous venons d'indiquer rapidement quelques-uns des

problèmes qui se posent au sujet du développement. Nous allons indiquer tout aussi rapidement quelques-uns de ceux qui sont relatifs aux phénomènes par lesquels est assuré l'entretien de là vie. — Gomme exemples de ces phénomènes, citons les faits suivants : partout où les sexes sont séparés, on constate Texistence de mécanismes automatiques qui assurent la mise en présence des cellules sexuelles des deux sexes ; souvent, lorsque le développement de la larve n'a pas lieu dans l'organisme maternel ou dans un nid, nous constatons l'existence de mécanismes automatiques grâce auxquels les œufs sont déposés à des endroits où la jeune larve nouvellement éclose pourra trouver sa nourriture. — Quelle est la nature de ces mécanismes automatiques ? La philosophie métaphysique nous a légué ici les expressions d' « instinct » et de « volonté ». Nous disons qu'il ya « instinct », quand un animal accomplit, d'une façon qui semble inconsciente, des mouvements nécessaires ou utiles pour la conservation de l'itidividu ou pour celle de l'espèce; nous disons qu'il y a « volonté », quand les mêmes mouvements sont accomplis d'une façon qui nous semble consciente. Ainsi nous considérons comme instinctive l'action d'une mouche femelle, déposant ses œufs sur de la viande qui servira de nourriture aux jeunes larves. — Or une analyse expérimentale de ces actions amène à les considérer comme étant les eifets d'un mécanisme qui résulte, essentiellement, de la structure symétrique du corps et de la distribution symétrique de l'excitabilité chez les êtres vivants. Des points symétriques de la surface du corps, chez un animal, ont généralement une excitabilité égale ; en d'autres termes, des excitants égaux, agissant sur ces points symétriques, provoquent des mouvements semblables et de force égale, mais de direction opposée. Dès lors, si l'animal est soumis à l'action d une force qui s'exerce suivant certaines lignes (lumière, courant électrique, pesanteur, etc.), et que ces lignes de force n'atteignent pas les parties symétriques

de son corps avec la même densité, les muscles (ou les éléments contractiles) symétriques cessent d'avoir une tension égale — et il doit se produire» en conséquence^ un mouvement de rotation (ou une courbure, si l'organisme est fixé). Ce mouvement doit se continuer jusqu'à ce que les points symétriques de l'animal soient également placés par rapport au champ de forces. Mais dès que cette condition est réalisée^ la tension des éléments contractiles symétriques est égale, et l'animal, à partir de ce moment, se meut suivant la direction de son axe de symétrie. Cette orientation automatique d'un organisme dans un champ de forces est ce qu'on appelle un tropisme. L'étude des phénomènes qui correspondent à cette définition a fait voir combien ils étaient nombreux et variés : on a pu montrer qu*un grand nombre d'instincts n'étaient pas autre chose que des combinaisons de tropismes. Au cours de ces leçons, nous entrerons dans plus de détails au sujet des tropismes, et nous montrerons quelle est leur importance pour l'analyse des instincts.

Quant aux actions volontaires ou conscientes, je n'en parlerai pas dans ces leçons, ayant déjà traité cet ordre de questions dans un autre ouvrage (1).

A côté des mécanismes qui déterminent des actions extérieures nécessaires à la conservation de la vie, il y aurait lieu de mentionner, comme concourant au même but, les fonctions internes telles que les mouvements respiratoires, l'activité du cœur, etc. Mais l'analyse de ces phénomènes est devenue le domaine de la physiologie proprement dite, et nous les laisserons à peu près de côté dans ces leçons.

Nous croyons que cette revue rapide des principaux problèmes de la biologie expérimentale aura pu permettre au lecteur de se faire une idée générale de l'objet de ce livre.

(1) LoEB. Einleilung in die vergleichende Gehirnphysiolagie und Psychologie. Leipzig, 1899.

Nous pourrions mettre en tête de cette leçon et de toutes celles qui vont suivre les paroles que Liebig prononçait il y a un demi-siècle et qu'on retrouve dans ses Lettres chimiques : « Après les plus récentes découvertes, l'organisme offre encore au chercheur de l'Incompris, mais plus d'Incompréhensible (1). » En ce qui concerne la nature chimique des processus cpii s'accomplissent dans l'organisme vivant, l'opinion de Liebig est confirmée dès qu'on peut montrer que la chimie de l'organisme vivant est identique, en principe, à la chimie du laboratoire et de l'usine. Maïs il ne faut pas entendre seulement par là que le point de départ et le terme d'un processus tel que, par exemple, la digestion des albuminoîdes, sont les mêmes dans l'organisme et dans un tube à essais : il faut encore comprendre que les méthodes spécifiques qui sont employées par l'organisme pour accélérer ses réactions chimiques sont celles-là même que nous appliquons avec succès dans le laboratoire et dans la pratique industrielle, et que le bilan énergétique de ces processus est le même dans l'organisme qu'en dehors de lui. Ce second point est

(1) Liebig, Chemisehe Briefe, I. Brief .

essentiel, parce que les processus chimiques qui s'accomplissent dans Torganisme n'ont pas seulement pour but de former de nouvelle substance vivante, mais encore de fournir l'énergie nécessaire à son fonctionnement.

Cette question de l'énergétique de l'organisme a été posée dans le premier travail où ait été analysé le caractère chimique des phénomènes de la vie : celui de Lavoisier et de Laplace sur l'origine de la chaleur animale. — Dès 1777, Lavoisier énonçait l'opinion suivante sur la production de la chaleur animale (1) : « J'ai fait voir... que Tair pur (2), après être entré dans le poumon, en ressortait en partie à Tétat d'air fixe ou d'air crayeux (3). L'air pur, en passant par le poumon, éprouve donc une décomposition analogue à celle qui a lieu dans la combustion du charbon; or, dans la combustion du charbon, il y a dégagement de matière du feu ; donc il doit y avoir également dégagement de matière du feu dans le poumon, daiis l'intervalle de l'inspiration à l'expiration, et c'est cette matière du feu, sans doute, qui, se distribuant avec le sang dans toute l'économie animale, y entretient une chaleur constante de 32 degrés et demi environ, au thermomètre de M. de Réaumur. Cette idée paraîtra peut-être hasardée au premier coup d'œil, mais, avant de la rejeter ou de la condamner, je prie de considérer qu'elle est appuyée sur deux faits constants et incontestables, savoir, sur la décomposition de l'air dans le poumon, et sur le dégagement de matière du feu qui accompagne toute décomposition d'air pur, c'est-à-dire tout passage de l'air pur à l'état d'air fixe. Mais ce qui confirme encore que la chaleur des animaux tient à la décomposition de l'air dans le poumon, c'est qu'il n'y a d'animaux chauds dans la nature que ceux

(1) Lavoisier, Mémoire sur la combustion en général^ Œuvres de Lavoisier, i. II, p. 232.

(2) L'oxygène : Lavoisier n'employa que plus tard l'expression d'oxygène.

(3) L'acide carbonique.

qui respirent habituellement, et que cette chaleur est d'au- . tant plus grande que la respiration est plus fréquente, c'està-dire qu'il y a une relation constante entre la chaleur de ranimai et la quantité d'air entrée ou au moins convertie en air fixe dans ses poumons. »

11 n'est pas exact que les oxydations qui sont la source de la chaleur animale se produisent dans les poumons,, comme l'admettait Lavoisier; elles se produisent bien plutôt dans tous les tissus vivants. Mais quels sont ceux qui, ^n faisant une découverte fondamentale, n'ont pas gardé quelque chose des idées erronées de leur temps ou ne sont pas tombés dans des erreurs nouvelles !

Peu de temps après cette première communication, Lavoisier et Laplace entreprirent une vérification rigou« reuse de l'idée énoncée par Lavoisier. Ils pouvaient, à l'aide de leur calorimètre à glace, calculer la chaleur produite par la combustion d'une certaine quantité de charbon. Connaissant, d'autre part, la quantité de GO, produite, ils purent déterminer la quantité de chaleur nécessaire pour produire un poids donné d'acide carbonique, à l'aide de la combustion d'une bougie. Ils mirent alors un cobaye dans le calorimètre à glace, mesurèrent la quantité de COg produite et le poids de la glace fondue en un temps donné, et trouvèrent que le rapport entre le poids de glace fondu et la quantité de CO^ produite était le même que dans le cas de la bougie : résultat qui leur parut démontrer que la respiration est bien un processus de combustion. Ainsi Ton peut regarder la chaleur qui se [dégage [dans^ le changement de l'air pur en air fixe par la respiration comme la cause principale de la conservation de la chaleur animale^ et si d'autres causes concourent à r entretenir^ leur effet est peu considérable. La respiration est donc une combustion, à la vérité fort lente, mais d'ailleurs parfaitement semblable à celle du charbon (1).

(1) Lavoisier et Laplace, Mémoire sur la chaleur. Œuvres de Lavoisiery t. IL (Ostwalds Klassiker, n» 40).

Les recherches ultérieures n'ont fait que confirmer cette dernière proposition. A ce travail de Lavoîsier et de Laplace se rattachent, directement ou indirectement, toutes les découvertes réellement importantes de la chimie biologique. Mais avant d'aller plus loin dans cet ordre d'idées, nous ouvrirons une parenthèse pour signaler brièvement une autre série de découvertes qui, tout en ayant en ellesmêmes une bien moindre signification, ont contribué à montrer que les processus chimiques de Torganisme ne diffèrent pas de ceux qu'on observe en dehors de lui. Nous voulons parler de la préparation artificielle des combinaisons qui se forment dans l'organisme — préparation qui a réussi dans un assez grand nombre de cas pour que personne ne doute aujourd'hui que, s'il y a des substances dont la synthèse n'a pas encore été faite, cet état de choses ne soit dû à des difficultés d'ordre purement technique. Le premier qui ait réussi à préparer artificiellement une combinaison dont la production est caractéristique des échanges organiques de l'homme est Wohler, et la combinaison dont s'agit est, comme on le sait, l'urée. Dans la publication où est annoncé ce résultat (1), Wôhler signale à peine la portée biologique de sa découverte ; mais, dans une lettre à Berzélius, il formule quelques remarques qu'il est intéressant de rappeler ici : «Cette préparation artificielle de l'urée, peut-on la considérer comme un exemple de synthèse d'une substance organique à partir de corps inorganiques ? Il^est frappant de constater que , pour obtenir de l'acide cy anhydrique, il faut toujours avoir à l'origine une substance organique. Un « philosophe de la nature » dirait que du carbone animal aussi bien que de ses combinaisons cyanées le caractère organique n'a pas disparu, et que c'est pour cela qu'on peut obtenir avec ces corps d'autres corps organiques (2). »

(1) Wôhler, Ueber kûnstliche Bildung des Harnsioffe , Poggendorfs Annalen, vol. XII, p. 253, 1828.

(2) Wôhler à Berzélius, 22 février 1828. Correspondance de Berzélius et de Wôhler. Leipzig, 1901.

CONSIDÉRATIONS HISTORI<}UES 15

Les « philosophes de la nature » pourraient, aujourd'hui encore, élever la même objection, — mais elle ne troublerait plus personne.

Bien que Lavoisier et Laplace eussent démontré que la source de la chaleur animale (et, d'une façon plug générale, d'une grande partie de l'énergie dépensée par les êtres vivants), réside dans des processus d'oxydation, on pouvait encore douter que la combustion lente qui se produit dans les organismes fût susceptible d'être reproduite dans tous ses détails dans le laboratoire. Les substances alimentaires qui sont brûlées dans l'organisme pouvaient bien être brûlées aussi dans le laboratoire, mais seulement à une très haute température, qui tuerait rapidement l'être vivant. N'y avait-il pas là Tindication d'une diflFérence entre la chimie de l'organisme et celle du laboratoire ? — La difficulté que nous venons de signaler se retrouvait pour toute une série de processus chimiques. Ainsi, les sucs sécrétés par les glandes du tube digestif décomposent assez rapidement des albuminoïdes, des hydrates de carbone, des graisses, en corps plus simples, qui passent facilement dans les vaisseaux lympathiques ' et peuvent ainsi être amenés par le sang à tous les tissus du corps. Le chimiste peut reproduire ces décompositions très rapidement avec des acides ; mais l'action des acides détruirait bien vite la vie. Il semble donc qu'ici encore, l'organisme vivant dispose de procédés différents de ceux du chimiste.

Cette difficulté a été résolue, en principe, dès 1836, par Berzélius : nous croyons devoir citer ici une partie de l'exposé qui parut, à cette date, dans son Jahresbericht :

« Lorsque, avec les connaissances que nous avions acquises par l'étude de la nature inorganique, nous en sommes venus à considérer les processus chimiques qui s'accomplissent chez les êtres vivants, nous avons constaté le fait suivant : des combinaisons très variées formées à partir de matériaux contenus dans une solution unique,

qui circule plus ou moins lentement dans les vaisseaux» « Chez les animaux, ce fait est particulièrement net : nous voyons, chez eux, un système ininterrompu de vaisseaux recevoir du sang et, sans qu'il y ait intervention d'aucun autre liquide capable d'y provoquer des doubles décompositions, donner à ses différents orifices du lait, de la bile, de l'urine, etc. Il y avait évidemment là quelque chose dont la nature inorganique, jusqu'à ces derniers temps» ne pouvait nous fournir l'explication. Mais Kirchoff a découvert que de l'amidon, dissous à une certaine température, dans des acides étendus, se transforme d'abord en dextrine, puis en glucose... Nos conceptions chimiques habituelles devaient amener à rechercher ce que l'acide avait enlevé à l'amidon..., mais on a trouvé qu'il ne se produisait ni dégagement gazeux, ni combinaison avec l'acide ; la quantité d'acide employée pouvait être retrouvée tout entière à l'aide d'une base après la transformation de l'amidon en sucre ; enfin on ne trouvait dans le liquide que du sucre, en poids plutôt supérieur à celui de l'amidon. Cette réaction restait donc aussi mystérieuse qu'une sécrétion chez un être vivant. Plus tard, Thénard découvrit un corps dont les éléments étaient très faiblement combinés : le peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée). Sous l'influence des acides, les éléments de la combinaison restaient iinis ; sous l'influence des alcalis, ils tendaient à se séparer, et il se produisait une sorte de fermentation lente, dans laquelle il se dégageait de l'oxygène gazeux et il restait de l'eau. Or cette décomposition n'était pas provoquée seulement par des corps solubles dans ce liquide, mais encore par des corps solides, organiques ou inorganiques, tels que le manganèse, l'argent, le platine, l'or, la fibrine du sang. Et le corps qui déterminait cette décomposition n'intervenait pas en entrant lui-même dans des combinaisons nouvelles : on le retrouvait identique à lui-même à la fin de la réaction ; il avait donc agi par une force inconnue, attestée cependant parla réaction elle-même...

« Peu de temps après, Davy obtint avec du platine un corps qui fut reconnu plus tard pour être du platine métallique à un haut degré de division, et qui avait la propriété d'enflammer l'alcool à la température ordinaire ou de le transformer par oxydation en acide acétique, si l'alcool était étendu d'eau. — Il était désormais possible de chercher à tirer des applications de ce fait. Nous avions constaté que la transformation, par exemple, du sucre en acide carbonique et en alcool, telle qu'elle se produit sous l'influence d'un corps insoluble appelé ferment, n'est pas due à une action chimique analogue aux doubles décompositions. Au contraire, de tous les phénomènes connus dans le domaine inorganique, aucun ne ressemblait autant à cette transformation que la décomposition du peroxyde d'hydrogène sous l'influence du platine, de l'argent, ou de la fibrine...

« Cependant nous n'avions encore connaissance d'aucun fait qui pût être comparé à l'action des alcalis sur le peroxyde d'hydrogène; nous ne connaissions pas de cas où cette influence inexplicable fût exercée par un corps dissous sur un autre corps contenu dans la même solution. On n'avait pas encore reconnu que la transformation de l'amidon en sucre sous l'influence de l'acide sulfurique était précisément un cas de ce genre; pourtant la découverte... d'une diastase exerçant sur l'amidon une action analogue, mais infiniment plus forte, devait amener à interpréter dans ce sens l'action de Tacide. Cette interprétation a été établie par les recherches géniales de Mitscherlich sur la formation de l'éther,.. Mitscherlich a montré que l'acide sulfurique exerce sur Talcool la même influence que les alcalis sur le peroxyde d'hydrogène... et il fut ainsi amené à conclure que l'action de l'acide et celle de la diastase, dans la transformation de l'amidon en sucre, sont de même nature.

« 11 a été démontré ainsi que beaucoup de corps simples ou composés, à l'état solide ou à l'état de solutions, possè-

dent la propriété d'exercer sur des corps composés une influence tout à fait différente de Taffinité chimique ordinaire : en ce sens qu'ils provoquent un changement dans les rapports existant entre les éléments de ces corps, sans que leurs propres éléments prennent part eux-mêmes à ces changements (au moins dans beaucoup de cas).

« Il y a là une force chimique nouvelle, qui appartient aussi bien à la nature inorganique qu'à la nature organique, et qui semble bien être plus répandue qu'on ne le pensait jusqu'ici. Sa nature nous est encore inconnue. Quand je l'appelle une « force nouvelle », je ne veux- pas dire par là qu'elle soit une faculté indépendante des relations électro-chimiques qui déterminent les propriétés de la matière; je suis tout disposé à admettre^ au contraire, qu'elle n'est qu'un effet particulier de ces relations. Mais tant que nous ne connaîtrons pas leur liaison réciproque, il sera commode pour la recherche de la considérer provisoirement comme une force spéciale, et il sera avantageux pour l'exposition de lui donner un nom particulier. Je la nommerai donc, pour me servir d'un mode de dénomination bien connu en chimie, force calalytique et j'appellerai catalyse une décomposition provoquée par elle, comme nous appelons analyse la décomposition des éléments des corps provoquée par l'affinité chimique ordinaire. La force catalytique consiste donc en ceci que certains corps peuvent, parleur seule présence,... réveiller des affinités chimiques qui autrement resteraient inactives à la température considérée... Elle agit donc, en somme, de la même façon que la chaleur... Si maintenant nous considérons à la lumière de cette idée les processus chimiques de la nature vivante, une foule de phénomènes s'éclairent pour nous. Quand nous constatons, par exemple, que la diastase se rencontre dans les yeux de la pomme de terre, et non dans les autres parties des tubercules, nous voyons comment l'amidon insoluble doit être transformé par catalyse en dextrine et en sucre, et comment la région qui entoure

chacun des yeux doit devenir un organe de sécrétion pour les corps solubles qui composeront le suc nourricier des jeunes tiges. 11 ne faut pas conclure de là, cependant, que ce processus catalytique soit le seul qui se produise chez la plante ; il est probable, au contraire, qu'il se produit, chez la plante ou chez Tanimnl vivant, des milliers de processus catalytiques différents grâce auxquels les matériaux bruts uniformes du suc végétal ou du sang donnent lieu à une quantité de combinaison^ chimiques différentes ; ce fait, auquel nous ne pouvions trouver d'explication acceptable, nous sera peut-être expliqué un jour. par la force catalytique des tissus desquels se composent les organes du corps vivant (1). »

Nous avons cité en entier ce passage de Berzélius, parce qu'il nous introduit directement en pleine biologie moderne. Ses corps doués d une action « catalytique », nous les appelons aujourd'hui des ferments ; les phénomènes qu'il signale, tels que l'action du platine sur l'eau oxygénée, ce sont, nous le verrons, ceux qui se trouvent au premier plan des recherches actuelles.

Mais ces idées si modernesde Berzélius, pendant les vingt ans qui suivirent leur apparition, n'eurent presque aucune influence. Ce fait parait avoir eu plusieurs raisons. — Tout d'abord, Liebigcritiqua l'expression de « force catalytique » : Berzélius eut beau se défendre d'avoir voulu introduire une nouvelle espèce de « forces » dans la science, Wôh- 1er eut beau faire remarquer à Liebig que son opposition ne pouvait porter que contre le mot et non contre la chose ; Liebig continua toute sa vie à attaquer la « force catalytique » . Cette circonstance devait naturellement empêcher beaucoup de chercheurs d'accepter l'idée féconde de Berzélius avec l'enthousiasme qui est nécessaire pour soutenir des travaux difficiles sur un terrain nouveau. Mais

(1) Berzélius, Jahresbericht, vol. XV, p. 237, 1836.

Liebig alla plus loin encore dans ses efforts pour débarrasser la science de la « force catalytique » : il émit l'hypothèse que les corps doués d'un pouvoir catalytique^ tels que les ferments, étaient des corps en voie de décomposition, et qui communiquaient à d'autres corps leur mouvement. Il est singulier que Liebig n'ait pas vu qu'il courait le risque de substituer ainsi à l'expression peut-être impropre, mais inoffensive de Berzélius une conception fausse des faits. L'hypothèse de Liebig était inapplicable à l'action catalytique du platine, et dire qu'un processus chimique résulte de la transmission d'un mouvement, ce n'est pas nous faire mieux connaître la nature de ce processus. — D'un autre côté, Berzélius lui-même contribua à entraver le développement de son idée. Lorsque de la Rive essaya de ramener les actions catalytiques à une succession de réactions intermédiaires (idée qui se révéla comme très féconde et sur laquelle nous reviendrons), Berzélius critiqua cette tentative. — Enfin parurent les travaux de Pasteur, qui démontrèrent d'une façon éclatante le rôle des microorganismes dans les fermentations. Liebig, en présence de ces résultats, voulut encore voir dans ces microorganismes de la matière en décomposition. — On voit qu'il n'était pas facile alors d'envisager ces questions avec la liberté d'esprit nécessaire pour des recherches fécondes. 11 fallut l'intervalle d'une génération entière pour que fussent réalisées des conditions favorables à ces recherches : c'est vers 1860 que Schônbein et Moritz Traube renouèrent avec les idées de Berzélius.

Mais leurs résultats les plus importants n'arrivèrent à maturité que lorsque la dynamique chimique se fut développée entre les mains d'une nouvelle école de physicochimistes. W. Ostwald a donné à la question son aspect définitif en montrant que le caractère essentiel des actions catalytiques est l'accélération de la réaction. « On appelle catalytiques les processus dans lesquels la vitesse de la réaction est changée par la présence de corps qui se retrou-

PROCESSUS CHIMIQUES RÉVERSIBLES DANS l'orGANISME 21

vent à la fin de la réaction dans le même état qu'au commencement. Ces corps ne modifient que la vitesse de la réaction; ils n'interviennent pas dans sa formule (1). »

Grâce à cette conception, l'obstacle qui, depuis Lavoisier, arrêtait l'analyse chimique de la vie, est levé. Les ferments des cellules agissent en accélérant les réactions, comme l'élévation de la température. Il est possible; désormais, de "soumettre les processus chimiques du corps vivant aux lois de la dynamique chimique. Et en effet on a réussi récemment à vérifier pour toute une sérié de phénomènes biologiques les lois de l'équilibre chimique (2).

II, — Processus chimiques réversibles dans l'organisme.

Lorsqu'on a affaire à des processus chimiques réversibles, la réaction n'est jamais totale : elle s'arrête avant

(1) W. OsTWALD, Lehrbuch der allgemeinen Chemie, vol. II, 2« partie, p. 248, 1902,

(2) Avant d'entrer dans l'étude de ces faits, je voudrais signaler encore un autre bénéfice que la physiologie a retiré des recherches d'Ostwald. La notion de processus de « mise en marche » * joue un grand rôle en physiologie. Il y a, en effet, toute une série de processus dans lesquels l'énergie nécessaire pour « mettre en marche » un processus est infiniment petit, par rapport à celle qu'il développe. (Rappelons seulement l'exemple classique de l'allumette qui détermine Texplosion d'une poudrière). En présence de ces faits, on s'était accoutumé à considérer les actions diastasiques comme étant des processus de ce genre, parce qu'en général la quantité de ferments est très petite par rapport à la quantité de substance transformée. Néanmoins, cette analogie est trompeuse. Comme le dit Bredig **, «une machine à vapeur de 100 chevaux qui tout d'abord était arrêtée et qu'on vient de mettre en marche travaillera avçc la même vitesse, les résistances étant les mêmes, que l'arrêt ait cessé du fait d'un homme ou d'un enfant dix fois plus faible ». Cet exemple définit exactement les vrais processus de « mise en marche ». Mais, dans le cas de l'action catalytique des ferments, on a pu montrer que la vitesse de la réaction augmente, au contraire, avec la quantité de ferment.

* AusIôsuDgsvorgang.

** Bredig, art. des Ergebnisse der Physiologie, vol. I, l'« partie, p. 134, 1902.

que tous les matériaux soient transformés. La raison de ce fait est facile à voir : c'est que, dans les réactions de ce genre, il arrive toujours un moment où, dans Punité de temps, la vitesse de la transformation qui se produit dans un sens est égale à celle de la transformation inverse. Quand cette condition est réalisée, les masses des corps en préâence restent constantes, et nous disons que nous sommes en présence d'un équilibre chimique.

D'après Ostwald, les ferments et, d'une façon générale, les catalysateurs agissent seulement sur la vitesse deâ réactions : on doit donc s'attendre à ce qu'ils puissent orienter la réaction dans un sens ou dans Fautre, suivant que l'état initial des substances à transformer est situé de part ou d'autre de l'état d'équilibre. Le premier, A. Croft Hill a montré qu'un ferment qui accélère le dédoublement d'un corps favorise également la synthèse de ce corps, quand il agit sur ses produits de dédoublement. Il a montré que la maltase, ferment qu'on peut extraire des cellules de levure, et qui est soluble dans leau : 1° dédouble assez rapidement le maltose en glucose ; 2® accélère la synthèse du glucose en maltose (ou en isomaltose) . On peut dire que le travail de Hill a changé du tout au tout l'aspect de la physiologie des échanges. Depuis ce travail, on a pu démontrer la réversibilité de l'action de toute une série de ferments.

Mais nous nous réservons de revenir plus loin sur le travail de Hill : nous allons d'abord étudier l'action réversible du ferment qui dédouble les graisses, la lipase.

On savait depuis longtemps que le produit de sécrétion des glandes intestinales contient un ferment qui digère les graisses dans Tintestin. Le rôle de ce ferment semblait s'arrêter là : conception incomplète, qui ne permettait pas à la physiologie de rendre compte de l'ensemble du métabolisme des graisses. Kastle et Lœvenhart ont montré que, partout où il peut y avoir transformation de graisses à

PROCESSUS CHIMIQUES RÉVERSIBLES DANS l'ORGANISME 23

Tintérieur de J'organisme, — c'est-à-dire dans presque tous les tissus et dans presque toutes les humeurs, — il y a de la lipase. Ils ont montré, en outre, que ces transformations semblent résulter, au moins en partie, de l'action accélératrice de la lipase (1). '

Si Ton fait un extrait aqueux ou glycérine de glandes intestinales, cet extrait contient en solution une substance qui, comme le suc sécrété naturellement par ces glandes, digère rapidement les graisses, c'est-à-dire les dédouble par hydrolyse en acide gras et en alcool. Kastle et Lœvenhart ont montré qu'un extrait aqueux de tout tissu contenant normalement de la graisse accélère également le dédoublement de la graisse dans des proportions considérables. La nature de la substance soluble dans l'eau qui accélère ainsi cette réaction nous est inconnue ; nous savons seulement qu'en solution aqueuse, elle perd son activité à une température un peu élevée : fait qui semble se reproduire pour tous les catalysateurs produits par l'organisme. Nous avons affaire, en somme, à une combinaison organique qui, en solution aqueuse, subit, à une température un peu élevée, une modification qui porte sur ses propriétés essentielles, peut-être un dédoublement (2).

La présence de cette lipase n'influe pas seulement sur la digestion de la graisse, mais aussi sur le processus inverse : la synthèse de la graisse à partir de l'acide gras

(1) Kastle et Lœvenhart. Amer. Chemic, Journal^ vol. XXIV, p. 491

(2) A. E. Taylor a trouvé que la lipase de la graine de ricin, à rétat sec, supporte facilement une température de 100*'; la décomposition du ferment n'a lieu qu'en solution aqueuse. Taylor suppose que les ferments en solution subissent une hydrolyse lente, et que cette hydrolyse s'accélère énormément à une température élevée. Il ajoute que « de ce point de vue, il n'y a plus lieu de considérer la sensibilité des ferments aux hautes températures comme un trait caractéristique des ferments produits par les êtres vivants. » (Univers it y of California Publie,, Pathology, vol. I, p. 33, 1904).

et de Tâlcool. Kastle et Lœyenhart ont fait leurs expériences sur une graisse provenant de Tacide butyrique, le butyrate d'éthyle. Si on ajoute à une solution aqueuse de butyrate d'éthyle de la lipase, c'est-à-dire un extrait d'un tissu contenant de la graisse (foie, pancréas), il se produit d'abord une décomposition rapide de la graisse, qu'on peut suivre en mesurant, par un procédé titrimétrique, Tacide gras formé. Mais on voit que la réaction n'est pas totale : en d'autres termes, la graisse n'est jamais digérée tout entière, si on n'enlève pas au fur et à mesure les produits de la digestion. Cette circonstance amène à penser que nous nous trouvons en présence d'un processus réversible.

Kastle et Lœvenhart ont trouvé qu'en effet, si on ajoute de la lipase à un mélange d'alcool éthylique et d'acide butyrique, il se produit une synthèse de ces deux corps qui forment du butyrate d'éthyle, comme on peut s'en assurer par l'odeur caractéristique de ce dernier.

La lipase accélère donc le processus dans les deux sens, et on peut représenter la réaction par la formule suivante :

' CH3 CH2 CH2 COOH 4- CH3 CH2 OH Acide butyrique Alcool éthylique ' —•»" CH3 CH2 CH2 COO — CH3 CHg + HgO Butyrate d'éthyle

L'action de la lipase étant réversible (1), la digestion des graisses ne4)eut être totale que si les produits de la digestion sont éliminés au fur et à mesure. Si les produits ne sont pas éliminés, le dédoublement est arrêté par la réaction inverse qui, conformément aux lois générales de la dynamique chimique, se produit avec une vitesse d'au-

(1) En réalité, il est inexact de parler, à propos de ces phénomènes t d'une « action réversible des ferments ». Dans le cas que nous étudions, ce n'est pas l'action de la lipase qui est réversible : c'est le dédoublement de la graisse. Nous conserverons, cependant, Teipression qui est usitée ; mais elle n'est pas tout à fait correcte.

tant plus grande que la concentration des produits de dédoublement est plus élevée.

Il faut remarquer, toutefois, que la quantité de butyrate d'éthyle formée par synthèse dans les expériences de Kastle et Lœvenhart a toujours été extrêmement faible : sa présence ne pouvait être reconnue que par Todeur.

Un second fait important, découvert par Kastle et Lœvenhart, est le suivant : la vitesse du dédoublement de la graisse augmente d'une façon à peu près proportionnelle à la concentration de lalipase. Si on ajoute à la même quantité d'une solution de butyrate d'éthyle des quantités d'une solution de lipase variant du simple au double, on constate une accélération à peu près proportionnelle de la réaction (1).

Pour mieux comprendre la valeur de ces résultats, essayons de nous en servir pour interpréter quelques faits biologiques.

Nous voyons tout d'abord que, pour que les graisse» soient digérées rapidement dans notre intestin, il faut que les produits de la digestion, acide gras et alcool, soient résorbés par l'intestin et passent ainsi dans le système circulatoire. Faute d'une élimination assez rapide des produits de la digestion, les graisses ne seront digérées qu'en partie.

Du sang, les acides gras diffusent dans les tissus. Si ces derniers contiennent de la lipase, cet apport d'acide» gras doit aboutir à une synthèse de graisse, et cette synthèse doit être d'autant plus active que la concentration de lalipase est plus grande. Lœvenhart a montré qu'en effet les tissus dont la teneur en graisse est la plus grande, tels que le foie, sont aussi les plus riches en lipase (2).

(1) Nous croyons devoir dire tout de suite que ce fait témoigne en faveur de Thypothèse d'une combinaison instable entre le ferment et le corps transformé.

(2) Lœvenhart, Amer. Journ. of Physiology, vol. VI, p. 331, 1902.

Nous comprenons encore pourquoi un excès de graisse dans notre alimentation peut avoir pour conséquence une accumulation de graisse dans nos tissus, et pourquoi, inversement, la graisse disparaît des tissus quand elle manque dans les aliments. Si le sang ne reçoit pas de graisse par Fintestin (et s'il ne s'en forme pas non plus par d'autres procédés dont nous parlerons plus loin),raction digestive de la lipase des tissus doit l'emporter sur son action synthétique, et, les acides gras ainsi formés diffusant au dehors des tissus, ces derniers doivent finir par perdre leur graisse. — Toute l'économie des graisses à l'intérieur de l'organisme serait ainsi fonction de l'action Téversible delà lipase.

Les expériences de Kastle et Ldevenhart étaient passibles d une double objection ; les graisses avec lesquelles elles étaient faites ne se rencontrent pas dans l'organisme, et les quantités de graisse obtenues par synthèse étaient infiniment petites. Les expériences de A.-E. Taylor ont fourni une réponse à ces difficultés (1). Taylor a trouvé que les lipases végétales sont plus stables que les lipases animales et par suite conviennent mieux pour Tétude des synthèses, qui demandent un temps très long. En employant une lipase extraite de la graine de ricin, il a constaté, tout d'abord, que le dédoublement d'une quantité donnée de graisse n'est jamais total, si les produits de la digestion ne sont pas éliminés ; c'est toujours la même preuve de la réversibilité de l'action du ferment. Il a ensuite établi que la lipase en question ne peut pas produire synthétiquement n'importe quelle graisse, mais seulement une graisse bien déterminée: le triglycéride de Tacide oléique. Les tentatives faites pour obtenir une syn- ' thèse avec Tacide palmitique ou stéarique et la glycérine n'ont pas donné de résultats positifs ; il en a été de même

(1) A.-E. Taylor, On the Sgnthesis of Fat through ihe rêver sed action cfa Fat — splitting Enzyme. Univ, of California Public. ^ Pathology y\ol.l, p. 33, 1904.

PR0ft:SSU9 CHIMIQUES RÉyERSIBLES DANS l'ORGANISME 27

des essais faits pour associer Tacide oléique à la mannite ou a la dulcite. D'après ces expériences, il semble donc que les produits de l'action synthétique des lipases des différents organismes ne doivent pas être exactement les mêmes; c'est là un fait qui peut être important pour la théorie des actions des ferments (1).

Un autre résultat important des recherches de Taylor a consisté à montrer l'extrême lenteur de la synthèse déterminée par l'influence de la lipase. En laissant Talcool et l'acide gras pendant six mois en présence de la lipase, on obtient 3 gr. 5 de graisse (au lieu de gr. 2 dans l'expérience de contrôle, sans lipase). Taylor conclut de là qu'il doit y avoir, dans les tissus, d'autres conditions qui accélèrent l'action dédoublante et l'action synthétique du ferment. Il serait facile de préciser cette idée, en s'aidant de -l'hypothèse des réactions intermédiaires entre le ferment et le corps soumis à son action.

D'un autre côté, nous connaissons depuis longtemps déjà des faits qui prouvent que la formation de graisses peut être obtenue autrement que par la synthèse d'alcool et d'acide gras.

En dehors de tout apport de graisse par l'alimentation, les organismes peuvent encore en former avec des hydrates de carbone : les huiles végétales, notamment, ne peuvent avoir d'autre origine. — En comparant la formule des graisses et celle des hydrates de carbone, on voit que les sucres contiennent plus d'oxygène que les graisses correspondantes ; ainsi :

CeHijOô Dextrose

CeHigOg . Butyrate d'éthyle.

Pour transformer le dextrose en butyrate d'éthyle, il faudrait lui enlever 4 atomes d'oxygène. On pourrait partir de

ti) Ce fait s'accprde bien avec l'hypothèse de réactions intermédiaires, associant le ferment au corps à transformer.

là pour se demander si la dégénérescence graisseuse des muscles, — par exemple, celle du cœur hypertrophié, — ne correspondrait pas à une production de graisse par réduction des hydrates de carbone, l'activité exagérée du muscle ayant pour conséquence un manque d'oxygène. Mais cette supposition manque de preuves expérimentales. — L'idée d'une formation de graisse à partir de l'albumine n'a jamais été démontrée. Pour qu'elle fût vérifiée expérimentalement, il faudrait pouvoir exclure l'intervention d'autres substances productrices de graisse, par exemple du glycogène du muscle.

Les lipases sont bien évidemment des produits qui se forment dans l'organisme vivant. On pourrait donc se demander si la démonstration de l'action catalytique de la lipase fait vraiment passer les processus de transformation des graisses du domaine des faits spécialement biologiques dans celui de la dynamique chimique. Il est bon de remarquer, à ce sujet, que l'action catalytique de la lipase a des traits communs avec celle de certaines substances inorganiques. Neilson a démontré, dans mon laboratoire, que Taction hydrolytique et l'action synthétique de la lipase sur le butyrate d'éthyle peuvent être entièrement reproduites avec la mousse de platine (1). Neilson a été amené à faire ces expériences par le beau travail de Bredig (2) -sur l'action du platine colloïdal. La mousse de platine n'accélère pas seulement le dédoublement du butyrate d'éthyle, mais encore sa synthèse à partir de l'alcool éthylique et de l'acide butyrique. Mieux encore : Kastle et Lœvenhart avaient constaté que certains corps, comme l'acide cyanhydrique, l'acide salicylique, affaiblissaient l'action de la lipase ; Neilson a trouvé que ces mêmes corps affaiblissent également l'action du platine sur le butyrate d'éthyle. — Que cette action du platine soit

(1) Neilson, American Journal of Physioiogy, vol. X, p. 191, 1903.

(2) Bredig, Anorganische Fermente, Leipzig, 1901.

identique de tous points à celle de la lipase, c'est ce qu'on n'a pas le droit d'affirmer : cette identité absolue est même peu vraisemblable. Les expériences de Taylor semblent montrer qu'il y a non pas une, mais plusieurs lipases, exerçant des actions plus ou moins différentes, suivant les organismes et peut-être les organes où elles ont pris naissance.

J'ai voulu discuter, en premier lieu, Taction du ferment des graisses, parce que ce cas est celui où la simplicité relative des processus chimiques facilite le plus l'analyse biologique. Le cas des hydrates de carbone est plus compliqué : le nombre des combinaisons, des dédoublements, et des ferments qui les produisent est plus grand ; les dédoublements se font par degrés successifs, et la réaction, à chacun de ces degrés, est accélérée par un ferment spécial. Il faut, par conséquent, étudier à part chaque hydrate de carbone et chacun des degrés de sa décomposition. D'autre part, les idées nouvelles introduites par Croft Hill sont encore de date très récente ; bref, il n'est pas possible de donner une image d'ensemble, même approchée, des phénomènes relatifs aux hydrates de carbone.

On sait, depuis longtemps, que les catalysateurs des hydrates de carbone ne se rencontrent pas seulement dans le canal intestinal, mais dans les ceUules de l'organisme animal ou végétal. Ce que Kastle et Lœvenhart viennent seulement de démontrer pour les lipases, — c'ost-à-dir.e la présence du ferment partout où se trouve le corps à transformer, — était connu depuis près de soixante-dix ans pour certains ferments des hydrates de carbone. Il nous suffira de rappeler, à cet égard, le passage de Berzélius que nous avons cité plus haut. Nous pouvons donc admettre que, partout où peut se produire une transformation d'hydrates de carbone, — autrement dit, dans toutes les cellules, — il existe des ferments qui accélèrent cette transformation. — En ce qui concerne les degrés successifs du dédoublement,

rappelons que, d'après Duclaux (1), il semble exîster, tout d'abord, des ferments qui font passer Tamidon de Tétat solide à Tétat liquide, sans que cette première transformation ait rien à voir avec le dédoublement par hydrolyse qui la suit. Une fois rendu soluble, Tamidon est transformé en maltose par un ferment : Tamylase du malt. (Toutefois, ce processus n'est pas encore bien connu : il se peut qu'il soit, en réalité, plus compliqué.) Le maltose, à son tour, est transformé rapidement en rf-glucose par un autre ferment, la maltase :

maltose d-glucose

Si, au lieu de maltose, nous avons affaire à du saccharose, ce saccharose est dédoublé en dextrose et en lévulose par un autre ferment, Tinvertine :

C,,H,,0,, + H,0 ^ C,H,,0, + CeH.,0,

d-glucose /-fructose.

Chez les animaux, chez les levures, c'est le glycogène qui tient la place de Tamidon.

Pour que du glucose puisse former par synthèse de l'amidon ou du glycogène solide, il doit donc falloir la présence de deux ou trois catalysateurs différents.

En fait, Hill a démontré que la maltase n'accélère pas seulement le dédoublement du maltose en glucose, mais aussi le processus inverse (2). Hill a cherché à résoudre la question générale de la réversibilité des ferments hydrolysants ; s'il a choisi pour sujet d'étude le dédoublement du maltose par la maltase, c'est que cette réaction semblait être une de celles où l'accumulation des produits du dédoublement ralentit le dédoublement : condition indispensable

(1) Duclaux, Traité de microbiologie, vol. If, Paris, 1899.

(2) A. Croft Hill, Journal of ihe Chemical Society, vol. LXXIII^ p. 634, 1898.

PROCESSUS CHIMIQUES RÉVERSIBLES DANS l'oRGANISME 31

pour qu'on pût espérer une synthèse par Faction de la maltase. Hill a trouvé, tout d'abord, que l'hydrolyse du maltose est en effet ralentie par l'addition de glucose. De plus, le dédoublement du maltose sous l'influence de la maltase n'est jamais total, à moins que la solution ne soit très diluée; autrement la réaction s'arrête toujours avant que tout le maltose soit transformé en glucose. Le tableau suivant montre le point auquel s'arrête le dédoublement pour des concentrations initiales différentes :

Goncentratioa du maltose Proportion de maltose dédoublée en glucose

40 p. 100 environ 84 p. 400

Mais le résultat le plus important des recherches de Hill est le suivant ; si on ajoute de la maltase à du glucose, on obtient une synthèse assez rapide de maltose, et le point d'arrêt delà synthèse coïncide avec le point d'arrêt de l'hydrolyse. En ajoutant de la maltase fraîche à une solution de glucose à 40 p. 100, on obtient, dans un cas, 14, & p. 100, dans un autre, 15,5 p. 100 de maltose. Or cette concentration est celle à laquelle l'équilibre avait .été atteint, quand on était parti du maltose pur.

Hill soulève la question de savoir si l'action synthétique de la maltase peut se produire dans la cellule vivante. Il fait remarquer qu'il n'est pas nécessaire pour cela que le glucose atteigne dans l'organisme une concentration très élevée : il suffit que le produit de la synthèse soit éliminé aussitôt après sa formation, peut-être grâce à une nouvelle synthèse provoquée par un autre ferment. Cette condition suffit pour que sa concentration à l'intérieur de la cellule reste voisine de 0, et par conséquent pour que la tendance au rétablissement de l'équilibre chimique favorise la synthèse.

La synthèse du glycogène à partir du sucre a un intérêt

tout particulier : car c'est sous la forme de glycogène que les hydrates de carbone sont emmagasinés dans notre foie etdans nos muscles. Or, peu de temps après la publication du travail de Hill, Max Cremer a annoncé que de l'extrait de levure débarrassé de son glycogène, si on l'additionne de 10 p. 100 de sucre fermentescible, recommence à montrer, au bout de 12 à 24 heures, la réaction du glycogène. Toutefois, ce résultat n'a pas été obtenu dans toutes les expériences (1).

Les difficultés qui retardent Tétude des synthèses dans le groupe des hydrates de carbone se retrouvent lorsqu'il s'agit des albuminoïdes. Il y a même, dans ce dernier cas, cette difficulté de plus, qu'on n'a pas pu obtenir, jusqu'ici, la synthèse complète des albuminoïdes, et que nous sommes encore très mal renseignés sur leur constitution et sur leur configuration chimique. Il n'y a donc pas lieu de s'étonner que nous manquions jusqu'ici de données sûres sur l'action réversible des ferments des albuminoïdes . Tout ce que nous pouvons dire, c'est que des ferments tels que la trypsine, qui dédoublent l'albumine, ne doivent pas se trouver seulement dans le canal intestinal, mais encore dans certaines cellules de l'organisme, peut-être dans toutes. On peut ajouter que le caractère réversible des réactions chimiques nous apparaît aujourd'hui comme étant un fait assez général pour qu'il soit permis de supposer que, si on n'a pas encore mis en évidence l'action synthétique des ferments des albuminoïdes, cette exception n'est due qu'à des difficultés techniques.

Le dédoublement des albuminoïdes, sous Tinfluence de la trypsine, aboutit à la formation d'acides aminés, tels que laleucine, la tyrosine, l'acide a-pyrrolidin carbonique, etc., et de bases hexoniques, telles que la lysine, l'arginine, etc.

(1) Max Cremer, Ber. der deutsch. chem. Ges., vol. XXXII, p. 2062,

Or, Salkowski a montré que, si on maintient à Tétuve des cellules de levure ou des muscles, et qu'on les préserve de la putréfaction, il se fait une auto-digestion, qui produit de la leucine et de la tyrosine.

Ce n'est pas encore là une preuve indiscutable de l'existence d'un ferment tryptique dans les' cellules musculaires elles-mêmes ; mais de nouveaux travaux dans cette direction fourniraient peut-être cette preuve. Kutscher a fait à ce sujet des recherches intéressantes (1). Il a montré que les cellules de levure, lavées et abandonnées à elles-mêmes à l'humidité et à une température élevée, ne produisent pas seulement de l'acide carbonique et de l'alcool, mais aussi les corps caractéristiques de la digestion tryptique : leucine, tyrosine, d-une part; bases hexoniques-, d'autre part. Kutscher conclut de ce fait que-'< la cellule végétale vivant à Tétat isolé forme un ferment protéolytique qui est identique ou très analogue à la trypsine des animaux supérieurs ». Kutscher a observé, en outre, que les produits de la digestion tryptique ne pouvaient être obtenus en quantité notable que si les extraits de levure employés provenaient d'une levure à jeun ; avec une levure fraîche et bien nourrie, ces produits ne se formaient pas ou ne se formaient qu'en quantités infimes. Il tire de ce fait la conclusion suivante : « Chez la levure qui se trouve dans des conditions favorables, le ferment agit sur les substances azotées qui pénètrent à l'intérieur des cellules, après avoir été déjà préparées par les ferments protéolytiques du malt : il les transforme de telle sorte qu'elles puissent servir à édifier la substance même de la levure. En un mot, le ferment, dans ces conditions, agit comme ferment constructeur. Si, au contraire, la levure est à jeun, le ferment, faute d'aliments azotés, attaque la substance vivante ellemême et la décompose : il agit, dans ces conditions,

(l) Kutscher, Hoppe-Seylers Zeiischrifl fiir physiol.Chemie, vol. XXXII, p. 69, 1901.

LOEB 8

comme ferment destructeur ». — Rapprochées des expériences de Hill, de celles de Kastle et Lœvenhart, les observations de Kutscher me paraissent témoigner en faveur d'une action réversible de la trypsine. D'ailleurs, vauH Hoff, avant la publication du travail de Kutscher, avait déjà émis Tidée que la trypsine pouvait avoir cette double action digestive et synthétique. Pour vérifier cette hypothèse, il faudrait avant tout mettre hors de doute, dans le cas des albuminoïdes, l'action retardatrice. de9 produits de la digestion. Si ce dernier point était fixé, la démonstration complète de la réversibilité de l'action des ferments qui dédoublent les albuminoïdes ne serait plus qu'une question de temps, et on aurait peut-être là une méthode nouvelle pour arriver à cette synthèse de l'albumine, qu'on cherche et obtenir depuis §i longtemps. Récemment, R. O. llerzo^ a a.ppo,rté à la solution de ce problème une contribution inté^'eai3aute et originale.

CATALYTIQUE.

a) Les oxgdases.

Nous désignons, sous le nom de respiration, un processus qui comporte une absorption d'oxygène et un dégagement d'acide carbonique. Nous verrons que le second phénomène peut se produire sans le premier.

Nous avons exposé plus haut comment Lavoisier et Laplace ont démontré que la production de la chaleur animale est due aune combustion lente des substances alimentaires. Et l'introduction du présent chapitre a déjà permis au lecteur de comprendre que le problème biologique qui se pose est le suivant : comment se fait-il que des substances telles que les hydrates de carbone, que le chimiste ne peut oxyder qu'à des températures élevées, soient oxydées, dans notre corps, assez rapidement, à des températures relativement

basses ? 1/expérience répond à cette question en montrant qu'il existe dans les organismes vivants des substances qui accélèrent l'oxydation des aliments à la température du corps, en d'autres termes, des catalysateurs des processus d'oxydation. Ce sont ces catalysateurs que nous appelons oxydases ou ferments oxydants.

Notre conception moderne des processus d'oxydation chez les êtres vivants est due à deux savants, Schônbein et Moritz Traube. Ils ont travaillé indépendamment l'un de de l'autre, et, si leurs résultats concordent en grande partie, leurs points de départ ont été différents. Par suite de sa connaissance plus intime des faits physiologiques, Traube a eu peut-être plus d'influence sur les biologistes que Sohônbein.

Schônbein avait découvert que Podeur irritante qui se fait sentir lors d'une décharge électrique provient d'une substance particulière, qu'il réussit plus tard à produire dans d'autres conditions et qu'il nomma ozone. Il se trompa d'abord sur la nature de cette substance ; mais, à la suite des travaux de Marignac et de la Rive, il finit par reconnaître que l'ozone n'est qu'une modification de Toxygène de Pair, et sa conversion eut pour la biologie les conséquences les plus heureuses. Sachant que l'oxygène peut se présenter sous deux états allotropiques, l'un peu actif, Tautre beaucoup plus actif, et que sous ce dernier état, il possède un pouvoir oxydant intense même à la température ordinaire, Schônbein eut l'idée d'introduire cette conception dans le domaine biologique, et il ouvrit ainsi à l'étude àos oxydations chez les êtres vivants des voies qui lui restaient fermées depuis Lavoisier. Dans une série de recherches systématiques, il essaya de montrer que chez tous les êtres vivants se rencontrent des substances qui peuvent rendre actif l'oxygène de l'atmosphère. Nous citerons,* à ce sujet, un passage d'une lettro qu'il adressait à Liabig.

« Depuis que j'ai (ait ma communication à l'Académie

sur la coloration spontanée du Boletus luridas, ^ai travaillé de nouveau cette question et j'ai réussi, malgré la petite quantité de matériel dont je disposais, à mettre hors de doute la justesse de mon hypothèse : il existe bien, dans ce champignon, une matière organique qui active Toxygène et le combine avec d'autres corps... La substance en question, dissoute dans l'eau, transforme l'oxygène en ozone et forme avec cet ozone une combinaison lâche, de laquelle l'oxygène peut sortir ensuite pour se combiner à d'autres corps, organiques ou inorganiques. Lorsque cette substance a cédé ainsi son oxygène à tel ou tel corps, elle reprend, au contact de l'oxygène atmosphérique, une nouvelle charge d'ozone... A la température d'ébullition de l'eau, cette substance perd immédiatement et irréparablement ses singulières propriétés. Je suis d'accord avec vous pour penser qu'il doit exister dans le sang une substance qui se comporte vis-à-vis de l'oxygène comme cette substance du champignon et j'estime que nos résultats, si incomplets qu'ils soient, peuvent être considérés comme le point de départ d'une étude plus exacte de la respiration (1). » Les recherches de Traube sur la. combustion lente chez les organismes ne représentent qu'une partie de ses travaux sur l'action des ferments, travaux entrepris sous l'influence de Pasteur et de Liebig. Traube a été le premier à montrer que la respiration n'est pas seulement une fonction particulière du sang, mais une fonction générale de tous les tissus de l'organisme : fait d'une importance capitale pour l'analyse de cette fonction. « Le seul fait que tous les organes du corps ont besoin de sang artériel doit nous indiquer que tous les organes du corps respirent. Chez quelques-uns d'entre eux qui, comme les poumons,les reins, accomplissent des fonctions purement mécaniques, l'oxygène peut n'être nécessaire que pour la nutrition ;

(1) Lettre de Schônbein à Liebig, 16 janv. 1866. Cité d'après Kahlbaum et Thon : J*v. Liebig et C,-F. Schônbein,

mais, chez la plupart, il sert sans doute aussi à leur fonctionnement : dans les glandes, à la production de leur sécrétion; dans le cerveau, la moelle, les nerfs, les muscles, à l'exercice des fonctions qui les caractérisent... (1). »

Traube n'a pas seulement dégagé la notion de ferments oxydants : il a encore donné à la théorie de l'oxydation sa forme moderne. L'idée de Schônbein, d'après laquelle la combustion lente devrait être précédée d'une ozonisation de l'oxygène, avait été reconnue fausse. A cette idée, Traube substitua la conception suivante : il existe, chez les êtres vivants, des substances qui fixent facilement l'oxygène et le cèdent ensuite à d'autres substances moins facilement oxydables (telles que les substances alimentaires). Les substances de la première catégorie ont été appelées par Traube « auto-oxydables », celles de la seconde catégorie « dysoxydables » : dénominations qui ont été conservées.

« Le pouvoir de fixer l'oxygène sur d'autres corps n'est pas une propriété exclusive des ferments... il appartient également à beaucoup d'autres corps, même inorganiques. Il y a des corps qui, comme l'oxyde azotique, le platine, divers colorants, les sels de cuivre, peuvent fixer l'oxygène libre sur les corps qui se trouvent en contact avec eux (2). » Dans le même travail, Traube définit de la manière suivante les ferments oxydants : « Il y a des ferments qui ont la propriété de s'emparer de l'oxygène libre et de le fixer sur d'autres corps... Je les appelle... ferments oxydants.^. De ce nombre est le ferment qui bleuit la teinture de gaïac,

(1) Traube, Ueber die Beziehung der Respiration zur Muskeltàtigkeii und die Bedenlung der Respiration iiberhaupl, 1861. Ges. Abhandl. von Traube, p. 157. Berlin, 1899. — Dans ce travail, Traube émet égaletnent l'idée que le travail du muscle se produit aux dépens des hydrates de carbone : idée qui a donné lieu à la célèbre expérience de Fick et Wislicenus.

(2) Traube, Die chemische Théorie der Fermeniwirkungen und der Chemismus der Respiration, 1878. Ges. Abhandl., p. 384, Berlin, 1898.

ferment contenu dans la pomme de terre et dans beaucoup d'autres plantes, etc. »

Le mérite d^avoir isolé le premier un ferment oxydant à Tétat de substance soluble dans Teau revient, je crois, à Jacquet (1).

L'oxygène de l'air, à la température du corps, oxyde très lentement l'alcool benzylique Ce H5 CH, OH, en le transformant ainsi en acide benzoïque Q H5 COOH.

OH

L'oxydation de l'aldéhyde salicylique CôH^P^u en acide

OH salicylique Ce H4 pqqo est également très lente.

Dans les tissus animaux, ces mêmes oxydations, comme l'avait montré Schmiedeberg, se- produisent assez rapidement. Mais Jacquet a montré que la rapidité de cette oxydation de l'alcool benzylique ne dépend pas de la vie du protoplasma : car des tissus empoisonnés par l'acide phénique continuent à produire cette oxydation avec la même énergie, et il en est de même pour des tissus conservés pendant un certain temps dans Talcool. Jacquet a montré encore que la rapidité de ces oxydations n'est pas liée à des particularités de structure du protoplasma, car des extraits aqueux des tissus présentent la même activité. Il a fait voir, enfin, que la substance qui détermine ces oxydations perd son activité à une température élevée (100 degrés environ), ce qui parait être une propriété caractéristique des ferments (2).

On a pu démontrer, par la suite, qu'il existe en effet des substances auto-oxydables au sens de Traube. Mais ces substances se distinguent des ferments et des catalysa-

(1) Jacquet, Arch. f. exper. Pathologie and Pharmakologie, vol. XXIX, p. 386, 1892.

(2) Nous avons vu plus haut que, d'après Taylor, ce fait résulterait simplement de ce que le dédoublement hydrolytique des ferments eux-mêmes serait accéléré par l'élévation de la température, conformément à la loi de van't Hoff,

teurs en général par le caractère suivant : lorsqu'elles ont

fixé leur oxygène sur un autre corps, elles sont épuisées

et ne peuvent plus servir à de nouvelles oxydations. Les

corps auto-oxydables de cette catégorie sont, d'après

Engler et Wild (1), des corps qui forment facilement des

R 0 .. yO peroxydes du type . l ou R (^ i . Ces peroxgdeê peu'-

vent céder un atome d'oxygène à des corps dysoxgdubles^ en se transformant ainsi en oxydes. Cette conception s'appuie sur une observation importante. Si on mesure la quantité d'oxygène qui disparaît dans Toxydation d'une quantité donnée d'un corps dysoxydable, on trouve que, dans la plupart des cas, elle est exactement le double de la quantité nécessaire pour oxyder le corps lui-même (2). Ce fait ^'explique, si on admet qlie chaque molécule d'oxygène qui se combine avec la substance auto-oxydable pour former le peroxyde n'abandonne ensuite qu'un atome sur deux à 'la substance dysoxydable, l'autre atome restant fixé sur la substance auto-oxydable, qui passe ainsi à l'état d'oxyde. Ce que Traube appelait des ferments oxydants, ce que nous appelons des' oxydases, ce sont donc des substances auto-oxydables, qui fixent rapidement de l'oxygène, passant ainsi à l'état de peroxydes, et qui peuvent alors céder tout ou partie de l'oxygène qu'elles ont fixé à des substances dysoxydables.

Cette conception s'appuie sur un grand nombre de faits ; nous mentionnerons ici l'un de ces faits. Kastle et Lœvenhart (3) ont étudié l'action oxydante d'un extrait aqueux de pomme de terre. Ils ont constaté que des peroxydes organiques (peroxydes benzoïque,phtalique, succinique), ou

(1) Engler et Wild, Ber. d. deuisch. chem. Ges., vol. XXX, p. 1669, 1897. Voir également : Engler et Weissberg, Kritische Studien iiber die Vorgànge der Autooxydation, Braunschweig, 1904.

(2) Comp. W. Manchot, Zeitschr. f. anorgan. Chtmie. vol. XXVII, p. 420, 1901.

(3) Kastle et Loevenhart, Amer^ Chem. Journal, vol. XXVI, 1901.

inorganiques (peroxydes de plomb, de manganèse) provoquent, par oxydation, le même bleuissement de la teinture de gaïac que l'extrait aqueux obtenu en traitant les tissus végétaux. Ils ont montré encore que les poisons*^ qui inhibent l'action des oxydases végétales, — Tacide cyanhydrique, Thydroxylamine, la phénylhydrazine, — arrêtent également l'action oxydante de ces peroxydes organiques et inorganiques. Kastle etLœvenhart inclinent à admettre, en raison de ces faits, que les oxydases des tissus animaux et végétaux sont des peroxydes organiques. Mais nous nous heurtons ici à une difficulté. Chez les êtres vivants, en particulier chez les animaux à sang chaud, des oxydations très actives se produisent continuellement. Or nous venons de dire que les peroxydes ne peuvent pas céder indéfiniment de l'oxygène à des substances dysoxydables : quand une molécule de peroxyde, a cédé un atome d'oxygène, son pouvoir oxydant est épuisé. Deux hypothèses peuvent résoudre cette difficulté : 1** il peut se former continuellement, dans l'organisme vivant, de nouvelles substances auto-oxydables, qui, successivement, passeraient à l'état de peroxyde. Étant donné le grand nombre des combinaisons organiques auto-oxydables, cette hypothèse est parfaitement concevable ; 2'' il se peut qu'il existe une autre catégorie de corps oxydants, dont la molécule serait capable de fixer et de céder plusieurs fois de l'oxygène : l'action de ces corps serait ainsi plus voisine de celle des ferments que ne Test l'action des peroxydes.

Les recherches qui ont été faites sur la constitution de l'oxyhémoglobine ont montré que Toxygène semble être lié au groupe de la molécule qui contient du fer. Ce fait a conduit Spitzer à rechercher si dans d'autres cellules, l'action oxydante ne serait pas exercée également par des corps contenant du fer (l). Macallum avait déjà montré que le

(1) Spitzer, Pflugers Archiv, vol. LXVII, p. 615, 1897.

noyau des cellules renferme une combinaison qui comprend du fer. Spitzer se demanda si les ferments oxydants extraits des tissus par Jacquet ne seraient pas des combinaisons de ce genre. Il a trouvé que les albuminoïdes qu'on peut extraire des tissus n'ont aucune des actions oxydantes signalées par Jacquet, et que les extraits d'organes qui contiennent des nucléo-protéides produisent, au contraire, les oxydations décrites par Jacquet. Les nucléoprotéides sont des substances caractéristiques du noyau, et qui contiennent du fer et du phosphore, alors que les albuminoïdes proprement dits n'en contiennent pas. Spitzer a montré encore que, parmi les produits de dédoublement des nucléo-protéides, le seul qui continue à exercer une action oxydante est celui qui contient le fer. Il est donc fort possible que les tissus contiennent deux sortes de corps exerçant une action catalytique sur les oxydations : V des corps de la nature des peroxydes, répandus dans tous les tissus, mais perdant leur pouvoir catalytique dès qu'ails ont produit une première oxydation ; 2^ des corps pouvant fonctionner indéfiniment comme accélérateurs des oxydations.

J'ai fait remarquer, il y a déjà quelques années, que, si on admet l'exactitude des recherches de Spitzer, on est amené à considérer le noyau comme étant Vorgane essentiel des oxydations dans les tissus vivants (1). On peut signaler des faits d'expérience qui s'accordent avec cette hypothèse. Pour toutes les régénérations (animales ou végétales), un apport abondant d'oxygène est nécessaire. D'autre part, Nussbaum a montré, dans un travail qui est devenu classique (2), que, si on coupe un infusoire en deux morceaux, dont un seul contient Je noyau* le fragment nucléé régénère, tandis que le fragment non nucléé

(1) J. LoEB, Arch. f. Entwickelungsmech., vol. VIII, p. 689, 1899.

(2) Nussbaum, Arch. f. mikrosk. Anal., vol. XXVI, 1886.

ne régénère pas, ne se reproduit pas, et périt au bout d'un temps assez court (i). Et il y a une analogie frappante entre les phénomènes qui caractérisent la mort de ce fragment non nucléé et ceux qu'on observe chez un infusoire complet, mais privé d'oxygène.

Je crois que ces faits témoignent en faveur de l'hypothèse d'après laquelle les catalysateurs des oxydations seraient contenus dans le noyau. Ralph Lillie a cherché , à vérifier expérimentalement cette hypothèse, en faisant pénétrer dans des cellules des substances qui changent de couleur quand elles sont oxydées. Il a constaté que, notamment dans les globules du sang, dans les cellules du foie et du rein (chez la grenouille), les changements de coloration qui témoignent de Toxydation se produisent avec leur maximum d'intensité dans le noyau et à sa surface. D'une façon plus générale, il a trouvé que les oxydations sont d'autant plus rapides dans un organe ou dans une région d'un organe que les noyaux y sont plus nombreux et plus serrés (2).

On a observé que des fragments non nucléés de cellules à chlorophylle restent plus longtemps vivants à la lumière* que dans l'obscurité. A la lumière, la durée de leur survie est plus grande, en général, que celle des fragments nucléés de cellules sans chlorophylle. On sait que la chlorophylle, à la lumière, fixe le carbone de Tacide carbonique de l'air et met ainsi en liberté de l'oxygène.

b) Autres remarques sur la signification biologique de l'absorption d'oxygène.

Nous avons déjà signalé detix sortes d'énergie qui, chez

(1) La durée de la survie du fragment non nucléé paraît quelquefois varier, et c'est là un point qui demanderait à être étudié de plus près. Je crois qu'il peut arriver que ce fragment contienne, sans qu'on s'en doute, de petites parties ou des éléments du noyau.

(2) Ralph S. Lillie, Amer, Journal of Physiology^ vol. Vil, p. 412,

LA RESPIRATION GONSIDlÊttéE COMMfi PROCESSUS CATALYTIQUE 43

Ibs êtres vivants, sont fournies par des oxydations : la chaleur et le travail mécanique. La plupart des traités de physiologie se contentent de signaler cette double relation, sans considérer que la plupart des organismes n'ont pas de température constante et supérieure à celle de leur milieu, et que les plantes n'ont pas de locomotion. En réalité, Tabsorbtion d'oxygène est une nécessité pour tous les organismes, — sauf l'exception apparente des bactéries anaérobies : il faut donc bien admettre qu'il y a des processus physiologiques tout à fait généraux pour lesquels des oxydations sont nécessaires.

Tel est le cas des processus delà division et delà croissance cellulaires, processus qui sont communs à tous les organismes. Pasteur a découvert ce fait capital (1) ; privées d'oxygène, les cellules de levure continuent à produire des fermentations actives, mais leur masse n'augmente pas ou presque pas, même avec un milieu nutritif excellent. Au contraire, en présence de l'oxygène, il y a une multiplication active de la levure. (On ajoute ordinairement que si l'apport d'oxygène est suffisant, l'activité de la fermentation diminue ; mais H. Bûchner a contesté ce dernier point.) (2).

Nous pouvons dire, en généralisant les résultats des expériences de Pasteur, que, faute d'oxygène, la division des cellules devient très vite impossible. J'ai fait à ce sujet des expériences sur des œufs fraîchement fécondés d'oursins et de poissons {Ctenolabrus et Fundulus) (3). Les œufs étaient placés dans une petite chambre à gaz d'Eiigelmann, traversée par un courant d'hydrogène pourchasser l'air et l'acide carbonique produit par les œufs. Avec les œufs d'oursin et ceux du Ctenolabrus, j'ai constaté que la division cellulaire était complètement arrêtée moins d'une

(1) Pasteur, Etudes sur la bière. Paris, 1876.

(2) E; BucHNER, H. BucHNER, M. Hahn, Die Zymasegârung, Munchen u. Berlin, 1903.

(3) J. Lœb, Pflugers Archiv, vol. LXII, p. 249, 1895.

heure après le commencement de Texpérience ; elle recommençait, dès qu'on laissait rentrer de l'oxygène, pourvu toutefois que la période d'asphyxie n'eût pas été trop prolongée. Les œufs du Fundulus sont moins sensibles au manque d'oxygène ; ils continuent souvent à se diviser pendant 12 heures dans un courant d'hydrogène, sans cependant parvenir à former un embryon. — Godlewski a obtenu des résultats analogues avec des œufs de grenouille (1). — Chez les Hydroïdes, la régénération et la croissance sont également impossibles en l'absence d'oxygène (2). — Les plantes ne font pas exception : les graines, par exemple, ont besoin, pour germer, d'une grande quantité d'oxygène (3).

Après avoir constaté la généralité du fait, nous somlnes amenés à nous demander quelle peut être la nature de la relation existant entre ^absorption d'oxygène et la division cellulaire ou la croissance. A cette question nous ne pouvons faire, quant à présent, de réponse certaine : nous ne savons pas, en effet, quelle est la forme d'énergie qui produit la division cellulaire et la croissance. Nous pouvons dire, cependant, que la croissance infplique une augmentation de la masse de la substance vivante et par conséquent des synthèses : à cet égard, nous devons accorder une attention particulière à un travail de Schmiedebergj dans lequel cet auteur montre comment Toxygène peut être nécessaire pour des synthèses (4). (Il faut se rappeler, toute-, fois, que ce travail date d'une époque où l'on ne connaissait pas la réversibilité de l'action des ferments et où Ton cherchait pour les synthèses des mécanismes spéciaux.) Bunge et Schmiedeberg avaient trouvé que le rein peut dédoubler

(1) Godlewski, Arch. far Enlwickelungsmech., vol. XI, p. 585, 1901.

(2) J. LoEB, Untersuchungen ziir physiol. Morphologie der Tiere, II; Wurzburg, 1891.

(3) Tbaube, Ueber die Respiration der Pflanzen, 1859. Ges, Abhandl,, p. 148.

(4^ ScHMiEDEBERO, Arch. f. exper. Pathol. und Pharmak., vol. XIV, pp. 288 et 379, 1881.

Tacide hippurique en acide benzoïquo et en glycocoUe, et, inversement, produire avec ces deux corps la synthèse de Tacide hippurique. Aujourd'hui, nous penserions tout de suite à une action réversible, accélérée par le même ferment. Quoi qu'il en soit, Bunge et Schmiedeberg assurent que la synthèse de Tacide hippurique à partir de Tacide benzoïque et du glycocoUe ne se produit dans le rein qu'en présence d'oxygène libre. Cette observation a conduit Schmiedeberg à supposer que l'oxygène, grâce à sa double (ou quadruple ?) valence, peut]servir de trait d'union entre deux radicaux différents. Il donne comme exemple la formation des acides sulfo-conjugués de Turine. Si on fait ingérer du benzol à un animai, le benzol apparaît dans Turine sous la forme d'acide sulfo-benzoïque, pourvu qu'il se trouve en présence d'une quantité suffisante d'oxygène. La synthèse, d'après Schmiedeberg, doit se produire suivant le schéma suivant :

OH , «^ xr , ^ (.o/^ ^OH