IX AN TE -TROISIÈME LEÇON

MÉCANISMES DE LA VIE CELLULAIRE {suite). PHÉNOMÈNES D'HYDRATATION ET DE DÉDOUBLEMENTS ; DÉSHYDRATATION ET SYNTHÈSES. — OXYDATIONS ; RÉDUCTIONS.

PHÉNOMÈNES D'HYDRATATION

Los phénomènes d'hydratation et de dédoublements corrélatifs provoqués sous l'influence de l'eau, des sels et des ferments soluhles précèdent et préparent dans la cellule les phénomènes d'oxydation. Ils suffisent d'ailleurs à faire bénéficier l'organisme d'une quantité In appréciable d'énergie qu'ils rendent disponible. On sait, en effet, | tuiles travaux de M. Berthelot, que les éthers, les corps gras, les amides, et surtout les nitriles et les albuminoïdes, dégagent beaucoup de chaleur en s 'hydratant et se transformant en alcools, acides, corps araidés, se\à ammoniacaux, etc.

La réalité et l'importance des phénomènes d'hydratation, et de dédoublement corrélatifs, des albuminoïdes comme mode de désassimilatiorj préparatoire peuvent être établis par deux ordres de preuves indirectes* D'une part, nous trouvons dans l'économie animale l'urée, et les acides amidés : glycocolle, alanine, leucine, tyrosine que M. Schùtzenberger a démontré être les dérivés directs de l'hydratation des albuminoïdes en dehors de tout apport d'oxygène. De l'autre, j'ai fait voir, en me fondant sur la quantité insuffisante d'oxygène consommé, l'émission d'hydrogène et d'azote par les poumons et la peau, et surtout sur l'analogie et presque l'identité des produits de désassimilation des matières azotées avec ceux qui se forment au cours des fermentations bactériennes, que la vie cellulaire est en partie anaérobie même chez l'animal, et que dans les deux cas les transformations procèdent du même mécanisme, l'hydratation, qu'elles suivent les mêmes lois, et donnent naissance aux mêmes produits. Dans les fermentations putrides, les choses se passent exactement comme dans l'hydratation des albuminoïdes par les alcalis étudiée par M. Schùtzenberger. Au début apparaît une faible proportion d'hydrogène qui s'arrête bientôt et dont nous avons expliqué l'origine (p. 56 et 65). Puis, et presque simultanément, il se fait un dégagement rapide d'acide carbonique tandis que la liqueur devient franchement ammoniacale, comme si dès le début se détachait de la molécule initiale d'albumine le nitrile uréique CrPAz* (qui par son hydratation dans l'écJ nomic donnera l'urée), mais qui, dans ces fermentations spéciales, foupj

PHÉNOMÈNES D'HYDRATATION. 733

nira sous L'influence du ferment ammoniacal, de l'ammoniaque et de l'acide carbonique par une hydratation plus avancée qu'on expliquera plus loin :

Gtt»Aza + all«0 = CO* + »AzH».

Puis apparaissent les amides complexes, leucine, glycocolle, amidestéarique, tyrosine, etc., ou plutôt les produits de leur hydratation : acides butyrique, valérique, palmitique, benzoïque, etc., qu'accompagnent l'ammoniaque et l'acide carbonique. On sait que les choses se passent de même dans l'hydratation des albuminoïdes par la baryte et l'eau à la température de 200°.

11 est possible de démontrer que tous ou presque tous les phénomènes qui se passent dans le protoplasma de la cellule sont comparables à ceux qui se produisent à l'abri de l'air dans les fermentations putréfactives, et que les dédoublements directs et primitifs des albuminoïdes sont dus à des phénomènes d'hydratation se passant en milieu réducteur sans qu'intervienne en rien l'oxygène emprunté a l'air ou au sang.

Déjà, en 1881, je remarquais que la production de subtances éminemment oxydables dans l'économie, telles que les matières exlractives et colorantes des urines, certaines leucomaïnes, etc., aussi bien que la réduction de sels très oxygénés, comme les bromates qu'on retrouve après leur absorption à l'état de bromures dans les urines, semblent démontrer que certaines de nos cellules au moins, loin d'être oxydantes, sont le siège de phénomènes puissants de réduction. J'observais en même temps quelles substances amidées, les sels ammoniacaux, l'acide carbonique que nous excrétons, sont produits également par des microbes anaérobies; que l'urée elle-même est représentée par le carbonate d'ammoniaque qu'ils forment abondamment aux dépens des albuminoïdes ; que certains d'entre ces ferments putrides, les tyrothrix par exemple, fabriquent même directement l'urée en détruisant les corps protéiques sans aucune intervention de Voxygène, par simple hydratation. 11 ne semble donc pas, a priori, que la formation de ces produits oxygénés, urée, leucomaïnes, acide carbonique, lui-même, doive, pour la totalité au moins, résulter nécessairement de phénomènes d'oxydation; et puisque certaines cellules de l'économie sont le siège de phénomènes puissants de réduction, ainsi que nous le disions plus haut, il ne paraît pas que l'oxygène de l'oxyhémoglobine du sang doive nécessairement pénétrer dans la profondeur du protoplasma des cellules de nos tissus. Nous avons aujourd'hui la preuve qu'il n'y pénètre pas, qu'il est entièrement arrêté à la périphérie de la plupart des cellules ; et j'en ai tiré la démonstration de certaines expériences d'Ehrlich. Elles permettent d'établir que la majeure partie des tissus est, durant la vie,

734 ru.NCTIONNE.MKNT CELLULAIRE.

non y&SjOocydante mais réductrice^). Ehriich a montré que les parties blanches du cerveau et de la moelle, les nerfs périphériques, les muscles striés et lisses, les cartilages, les os par zones spéciales, le foie surtout la partie centrale des reins, le parenchyme pulmonaire, etc., sont durant la vie des milieux essentiellement réducteurs où ne pénètre pas l'oxygène. Ces milieux, en effet, transforment durant la vie l'indigo bleu et le bleu de céruléine en indigo blanc et céruléine blanche à la façon de V hydrogène naissant.

Lors donc que les substances albuminoïdes se changent dans U> protaplasma de ces tissus en grasses, hydrates de carbone, urée, sels ammoniacaux, corps amidés, etc., ce n'est pas en vertu de phénomènes d'oxydation, mais bien grâce à des phénomènes d'hydratation, phénomènes purement fermentatifs, comparables à ceux des fermentation^ putréfactives bactériennes, puisque les produits formés sont les mêmes et que l'oxygène n'intervient ni dans l'un, ni dans l'autre cas (*). Des observations que je ne saurais développer ici démontrent que dans les cellules hépatiques en particulier (cellules éminemment hydrogénantes), les matières albuminoïdes se dédoublent principalement en niée, glycogène et graisses. Or, il en est à peu près de même dans toutes les cellules de l'économie, à cela près que le glycogène peut à son tour se changer en graisse et que l'urée peut être en partie remplacée par d'autres corps amidés. Ce n'est qu'ultérieurement, après ce premier stade désassimilateur, ce stade de dédoublement hydrolytique, que ces produits dérivés par hydratation des albuminoïdes des protoplasmas vivants seront soumis soit dans le sang, soit peut-être dans les vacuoles périphériques de la cellule où ils s'accumulent, à l'action de l'oxygène du sang qui oxydera le sucre, le glycogène, les leucomaïncs, les graisses, les substances oxydables en un mot, et les transformera dès lors définitivement en produits excrémentitiels chargés d'oxygène, et principalement en eau et acide carbonique.

11 est facile d'expliquer par une équation relativement simple les phénomènes préparatoires d'hydratation qui. dans les cellules hépatiques, aussi bien que dans le protoplasma réducteur de la plupart des autres cellules, transforment les corps protéiques en urée, glycogène et corps gras, sans intervention aucune de l'oxygène. Nous prenons ici

(') Ehriich faisait, durant la vie, pénétrer dans les vaisseaux, à l'état de sels de soude înofTensifs, des solutions de bleu de céruléine ou de bleu d'alizarine, substances aptes à se décolorer lorsqu'elles rencontrent des milieux réducteurs, mais qui gardent leur couleur bleue partout où elles restent en milieu neutre ou oxydant. Il sacrifiait ensuite l'animal et observait si dans les tissus la couleur bleue avait disparu, donnant ainsi par celte réduction la preuve delà puissance hydrogénante des cellules où la couleur avait été réduite.

(a) On verra plus loin la preuve que l'urée se produit dans le foie, même après la mort, sans intervention aucune d'oxygène.

PHÉNOMÈNES D'HYDRATATION. 73r>

pour représenter l'albumine la formule la plus amplifiée, celle de Lieberkûhn :

4 SJL «w rnm' GlYC0° •

ou graisse ordinaire.

Cette équation, où l'on fait abstraction des termes intermédiaires (amides, composés créatiniques, uréïdes, etc.) qui précèdent la formation de l'urée, montre comment l'urée, les graisses, le glycogene, la olycosc les acides du soufre (que nous excrétons généralement après les avoir oxydés, à l'état d'acide sulfurique), et une partie de l'acide carbonique lui-même, sont liés entre eux et à la molécule albummoide dont ils peuvent dériver par un simple phénomène d'hydratation et sans qu'intervienne l'oxygène que nous avons dit ne pas pénétrer les protoplasmas. . .. .

Le glycogene ou la glycose ne se rencontrent pas toujours, il est vrai, dans les produits de dédoublements cellulaires, mais toujours on y trouve les corps gras comme terme de régression des albummoïdes, et nous verrons (p. 760) que les graisses peuvent provenir directement de la -Ivcose ou du glycogène par perte d'acide carbonique dû à un phenoinènc fermeiitatif :

i3C°H1003 = CS31I10406 + a3 CO2 + l3I12°

Glycogène. Graisses.

Nous avons d'ailleurs donné (et nous y reviendrons p. 762) les preuves de la formation directe des graisses aux dépens des albuminoides.

Les hydrates de carbone et les corps gras peuvent à leur tour se dédoubler, sans qu'interviennent encore les phénomènes d'oxydation : les hydrates de carbone, en donnant de l'acide carbonique et de l'alcool (comme cela se produit dans les cellules de levure de bière), les graisses en s'hydratant :

(Ci6HsiO»WHs + 3IPO = CW + 3C"B»0« + 3o Calories, Tripalmitine. Glycérine. Ac. palmitique.

• équation que réalise, par exemple, la stéaptase du pancréas. Cette transformation s'accompagne d'un phénomène exothermique qui n a donc besoin d'aucune énergie étrangère, ni d'oxygène, pour se réaliser.

La cellule animale, comme celle du végétal, peut donc par elle-même, et en dehors de toute excitation apportée par l'oxygène, fonctionner comme une cellule bactérienne anaérobie. Le parallélisme de ces deux actions est frappant : dans les deux cas apparaissent les amides complexes, les corps gras ou du moins les acides gras, l'acide lactique et

les acides de sa famille, libres ou arnidés, l'acide carbonique, l'ammoniaque, et l'urée que l'on retrouve elle-même dans quelques fermentations bactériennes anaérobies {thyrothrix), le soufre, l'hydrogène sulfuré ou les sulfites et hyposulfites ('), les corps xanthiques, d'après Salomon; l'azote et l'hydrogène (2) en petite quantité. Ce qui se passe dans les cellules bactériennes, se passe de même dans celles de nos tissus vivant de leur fonctionnement intime; préparant les priai mis qui passeront ensuite dans le sang par dialyse et qui, transportés par la circulation, iront concourir à la vie d'ensemble el se détruire dès lors par combustion.

L'analogie de produits (3) en parlant du même point de départ, le principe albuminoïde, démontre l'analogie des processus. Nous sommes ainsi conduits à admettre deux périodes dans la suite des phénomènes de désassimilation : une première ou période d'hydratation, où produisent, aux dépens de l'albuminoïde fondamental du protoplasma, le glycogène, les graisses, les uréides, les corps arnidés, et l'urée ellemême au moins en grande partie ; une seconde ou période d'oxydation, où les produits de la vie anaérobie de la cellule passent dans le sang et sont ou bien rejetés comme l'urée, ou comme les graisses, les sucres, les acides, etc., ou sont graduellement chargés d'oxygène et rejetés définitivement sous forme d'eau et d'acide carbonique.

PHÉNOMÈNES DE DÉSHYDRATATION

Des phénomènes contraires, ou de déshydratation, se produisent dans l'économie végétale ou animale; mais tout en étant chimiquement parallèles au phénomène inverse de l'hydratation, ils ne doivent pas en être rapprochés au point de vue du mécanisme. Les phénomènes d'hydratation, on l'a vu, résultent de l'action sur les principes immédiats fondamentaux de l'eau, de sels et des ferments solubles ou diastases qui se trouvent dans toute cellule et qui peuvent agir en dehors d'elle. Les phénomènes de déshydratation ne paraissent se produire que dans les cellules mêmes, dans leur protoplasma organisé et vivant, et jamais en dehors d'elles. Ils ne semblent donc pas dépendre, du moins en général, de ferments solubles. Que l'on donne à un animal des sels ammoniacaux (citrate, oxalate, carbonate, etc., d'après les expériences très probantes de Drcchsel, Holleworden, Salkowski et d'autres que nous rapporterons

(') Qu'on trouve clans les urines du chien.

(*j Gréhant a trouvé ce gaz dans le sang, et je l'ai retire du muscle sépare vivant de l'animal, cl conservé à l'abri de la putréfaction.

. (3) On a dit que l'urée est remplacée, le plus souvent, par son produit d'hydratation, le carbonate d'ammoniaque, phénomène secondaire dû à ce que la plupart des ferments putréfactifs contiennent une diastase apte à hydrater l'urée et à la changer en carbonate d'ammoniaque.

PHÉNOMÈNES DE DÉSHYDRATATION. 737

plus loin, ces sels se transformeront en urée en grande proportion : 75 à 86 pour 100 de leur azote reparaîtront dans les urines sons celle forme. Le carbonate d'ammoniaque résultant de leur combustion s'est donc déshydraté dans l'économie, et changé en urée :

C0*(AzlIs)9 = C0Az8H* + a H20.

Mais cette déshydratation ne s'est point l'aile sous l'action des ferments solubles. Pour le démontrer, Popoff a fait dans mon laboratoire les essais suivants : les sels ammoniacaux divers qui dans l'économie sont reconnus aptes à se changer eu urée, sont mis à digérer à 35°-40° (avec toutes les précautions classiques d'antisepsie connues, et en solutions étendues) avec la pulpe du foie, de la rate, des reins, mélangés avec le sang. Au bout de quelques jours les liqueurs sont examinées ; dans aucun cas, on ne constate la formation d'urée. Qu'au contraire dans des reins lavés par injection d'eau salée, on fasse lentement passer les mêmes solutions de sels ammoniacaux, l'urée se produira aussitôt. La déshydratation se passe donc ici dans les cellules mêmes du rein et grâce à leur activité propre; elle ne paraît pas due à des diastases solubles. Bunge a fait la même observation à propos de la production de l'acide hippurique : si l'on fait macérer de la pulpe de rein, avec du sang, dans une solution contenant à la fois du glycocolle et de l'acide benzoïque, il ne se fera pas d'acide hippurique, mais qu'on injecte cette solution dans le rein vivant qu'on vient d'arracher à un chien, et l'acide hippurique résultant de la déshydratation et de l'union de ses deux composants apparaîtra bientôt.

Les peptones dérivées de l'hydratation clans l'intestin des albuminoïdes alimentaires ne se retrouvent déjà plus dans les chylifères du mésentère même en pleine digestion (Wassermann) . Dès leur passage à travers les cellules des ganglions mésentériques, elles ont été transformées en albumines par déshydratation inverse. Un mélange intime de glycérine et de savon injecté dans l'intestin d'un chien a déjà subi une déshydratation qui l'a transformé en corps gras neutre lorsqu'il arrive dans les vaisseaux lymphatiques (Perewomikoff) . Le glycogène apparaît dans les cellules du foie, s'y localise et y augmente rapidement sous l'influence d'une alimentation riche en glucose; nouveau phénomène de même ordre qu'on ne peut reproduire hors de l'économie, alors que les diastases de l'infusion de foie changent si facilement ce glycogène en glycosc par une hydratation inverse. La production, chez l'animal, de l'acide hippurique et des corps analogues, celle des acides indoxyl- et scaloxylsulfuriques, sont autant de phénomènes de synthèse par déshydratation.

Toutes les complications moléculaires ne se produisent pas chez l'ani-

A. Gautier. — Chimie biologique. 47

mal par ce mécanisme : ingère-t-on du glycocolle, il reparaît en partie dans les urines à l'état d'acide hydanloïquc en absorbant les éléments de l'urée et perdant de l'ammoniaque :

CHMiO* + COAzM1 = CM^Az^O3 + A/If (') Glycocolle. Urée. Ac. hydanioïque.

Donne-t-on à l'animal de la taurine, comme l'a fait Salkowski, elle se transforme partiellement en acide tauro-earbamique :

CTI'AzO'S + COAz^l* = C-'H8Az20»S -f Azïï3

Taurine. Urée. Ac. taurocarbamique.

Tous, ou à peu près tous, les acides amidés s'emparent ainsi de l'urée en perdant de l'ammoniaque pendant qu'ils traversent l'organisme animal et donnent lieu à des synthèses semblable.-.

Les phénomènes de déshydratation se produisent d'une façon plus puissante encore chez les plantes. Ils constituent pour elles le grand procédé de complications moléculaires que nécessitent la structure et la reproduction des cellules. La glycose fabriquée dans la feuille insolée s'y transforme presque aussitôt, et sur place, en amidon soluble qui va se localiser dans la tige et dans la racine à l'état d'amidon insoluble ou de cellulose, grâce sans doute à des phénomènes successifs de polymérisation. C'est parle même mécanisme que se forment, pensons-nous, chez les végétaux, la série si variée des corps aromatiques, opinion que nous nous bornons à appuyer d'un exemple particulier grâce aux équations suivantes, destinées à nous faire comprendre :

3C6H1206 — O*H»0* + OHGO3 + nH20

Glycose. Alizarine Acide en C'ilpi'-'O5.

ou :

3 0111206 + aO = C14H804 + OH603 + 11HX)

Glycose. Alizarine. Ac. malique.

équations qui s'appuient sur cette observation que, dans la racine de garance, la glycose, l'alizarine, l'acide malique et les acides voisins se retrouvent dans les mêmes cellules (a) .

Les phénomènes de déshydratation sont des actes de synthèse et l'on

(1) On remarquera que l'ammoniaque ainsi formée repasse clans l'économie à l'état de carbonate d'ammoniaque et d'urée par déshydratation.

(2) On peut citer peut-être comme exemple de déshydratations pouvant se l'aire au moyen d'un ferment sécrété par la cellule, la production d'une substance semblable à la cellulose observée par J. Brown dans ses cultures de mère de vinaigre. Il a quelquefois ainsi obtenu des masses glaireuses, douces au toucher, ayant l'ensemble des propriétés chimiques de la cellulose, et qui sont pleines d'une petite bactérie en bâtonnets de '2 p. de long à spores adorables par les couleurs d'aniline, le bacterium xylinum, qui, en présence des solutions de dextrose, de mannite, de lévulose, difficilement avec le sucre de canne ou l'amidon, parait fabriquer de la cellulose {Bull. Soc. chim., [3], 1. 1, p. 441).