LA NATURE CHIMIQUE DES POISONS BACTÉRIENS

Sommaire : Différentes conceptions de la nature chimique des poisons bactériens. — Première étape: Les ptomaïnes. Différences entre les ptomaïnes de Selmi, de Gauticr^l de Brieger. La peptotoxine de Bripger. Recherches de Salkowsky, de Bouveret et Dévie. Recherches de Bassi sur la typhotoxine. Travail de Baumann. Les ptomaïnes sont peut-être des produits artificiels. Opinion de S. Martin. — Deuxième étape: Les diastases. Recherches de Doux et Yersin. Critique de la notion des diastases. — Troisième étape: Les toxalbumines. Travail de Brieger et Frankel.

Les conceptions des bactériologistes sur la nature chimique des poisons bactériens ont parcouru déjà plusieurs étapes successives, sous 1 influence principalement d’autres recherches toxicologiques de chaque époque.

Panum, dont les travaux classiques méritent si souvent d’être cités, avait trouvé que le principal poison des matières putrides est insoluble dans l alcool et se rapproche de certaines substances albuminoïdes, qui comme par exemple les peptones. ne sont pas modifiées par l’ébullition.

Mais, depuis Panum. l’attention des investigateurs se porta de plus en plus exclusivement sur les substances toxiques qui étaient solubles dans l’alcool et analogues aux plus redoutables des poisons connus, les alcaloïdes végétaux.

Du poison putride de Gaspard et de Panum, Sdmi , Gautier et Brieger n’étudièrent qu’une partie, les ptomaïnes.

Envisageant leur tâche au point de vue purement chimique, ces trois savants n’ont que peu étudié l’action physiologique des substances toxiques qu’ils maniaient. Surtout, ils n’ont pas comparé comme l’avait fait Panum, la toxicité du poison primitif avec celle des différents extraits qu’on en retire. Le seul but de Selnu, Gautier et Brieger était de retirer des matières putrides en état de pureté parfaite des corps chimiques déterminés, les ptomaïnes, dont la préexistence dans ces matières ne leur semblait pas mériter une démonstration spéciale. Tous les trois ont réussi dans leurs efforts.

Mais, il serait très instructif d’entrer un peu

plus en détail dans l’examen des résultats qu’ils avaient obtenus et de comparer les ptom aînés différentes de ces trois auteurs.

Sdmi trouvait des alcaloïdes cadavériques extrêmement semblables a ceux d origine ^ egétale. Ainsi, par exemple, il a isolé une coniinc cadavérique qui, par toutes ses réactions chimiques et par son action physiologique, n’était pas à distinguer de l’alcaloïde végétal.

Les autres chimistes contemporains de Selmi, trouvaient aussi, comme nous l’avons déjà vu, des ptomaïnes remarquablement voisines des véritables alcaloïdes. Nous n’avons qu’à rappeler ici les bases qui ressemblaient à la conicine ( Sonnen scheiri), nicotine ( Wolkenhaar ), atropine ( Zuelzer ), vératrine ( Drouardel et Boutmy).

Plus tard, Gautier, Nencki, Quareschi et Mosso ont trouvé d’autres ptomaïnes qui accompagnent constamment la putréfaction. C’était la collidine, la parvoline, la corindine, corps moins complexes que les alcaloïdes végétaux, mais appartenant encore à la série pyridique.

Plus tard encore, Brieger étudie la putréfaction sous ses différentes faces. Il découvre partout beaucoup de ptomaïnes nouvelles, mais il ne trouve plus ni celles de Selmi , ni même celles de Gautier. Les ptomaïnes de Brieger sont des diamines et n’appartiennent pas à la série pyridique.

A quoi peuvent tenir ces différences constantes et pourquoi ces chimistes ont-ils constamment trouvé ces différents produits?

Évidemment, on doit soupçonner leurs différentes méthodes d’extraction de ptomaïnes. On pourrait même croire que ces méthodes étaient aptes à créer des produits artificiels qui ne préexistaient pas dans les matières analysées. Nous ne pouvons pas entrer ici dans les détails chimiques sur les méthodes employées par Selmi, Gautier et Brieger.

Nous nous contenterons de l’analyse d’un seul point spécial de cette question. Nous n’étudierons que l’histoire de la peptotoxine de Brieger. Il est vrai que cette histoire a une importance capitale pour toute la question des ptomaïnes et de leur origine des matières albuminoïdes.

Nous avons déjà dit (voir page 38) que Brieger avait trouve une ptomaïne toxique parmi les produits de la digestion peptique. En soumettant les différentes espèces d’albumine ou même de peptoneà la digestion avec le suc gastrique, Brieger a vu se former un corps toxique soluble dans l’alcool éthylique et amylique, donnant les réactions caractéristiques des alcaloïdes. Brieger appelle peptotoxine cette ptomaïne qu’il suppose être une amine aromatique. Comme toutes les matières albuminoïdes en se décomposant com-

mencent par se convertir en peplones, il est tout naturel que Brieger ait retrouvé sa peptotoxine au début de toutes les putréfactions qu’il étudiait. Elle disparaît après la première semaine. On voit quel grand intérêt s’attache à la peptotoxine. Cette ptomaïne toxique serait le stade obligatoire par lequel passent toutes les albumines en se liquéfiant par les ferments solubles de provenance animale ou bactérienne. Se formant aux dépens des albumines par le mécanisme relativement simple de la fermentation diastasique, la pepLotoxine pourrait servir de clef pour l’explication d’apparition des ptomaïnes avec l’intervention de microbes.

Salkowsky, qui a étudié avec beaucoup de soin celte question de la peptotoxine de Brieger , n’a jamais pu la retrouver dans les produits de la digestion gastrique. Salkowsky supposa que le corps de Brieger était produit par l’intervention de la putréfaction dans les manipulations1. Il n’en était pourtant rien, et la question vient de recevoir une solution inattendue par les recherches de Bouveret et Devic\' Ces auteurs ont démontré que la peptotoxine est un produit artificiel qui se forme aux dépens des matières albuminoïdes par l’action

4. Salkowsky, Uebcrdas Peptoloxin.IVirch’ Archiv. f. puth. Anat., 1891, t. 1-24, p 409.) ' e

2. Bouveket et Devic, Sur la télanie d’origine gastrique. (Revue de mcdecine, 1892, 1 et 2.)

combinée de l’acide chlorhydrique et de T alcool.

Déjà Tanret avait insisté sur la grande parenté entre les peptones et les alcaloïdes. 11 avait même montré qu’en agissant par la soude sur les peptones, on peut former des alcaloïdes extractibles par l’éther. Plus tard, Drechsel a vu qu’en faisant bouillir les substances albuminoïdes avec les acides on trouve, parmi les produits de leur décomposition, des bases organiques. Maintenant, Bouveret et Dévie ont montré que même les réactions beaucoup moins énergiques font paraître la peptotoxine aux dépens des protéides. L’évaporation des substances albuminoïdes à 39° en présence d’acide chlorhydrique libre conduit à la formation des corps qui, par l'action de l’alcool, donnent naissance à la peptotoxine. 11 se forme par ce chauffage avec un faible excès de l’acide libre un corps intermédiaire aux dépens des albumines solubles. Ce corps intermédiaire (santonine ou acide albumine?) est décomposé par l’alcool et cède à celui-ci la plomaïne toxique qui n’existait pas ax ant l’action d’acide et d’alcool. Cos recherches importantes jettent un jour nouveau sur la question des ptomaïnes.

La méthode de Brieger appliquée dans toutes ses recherches débute ordinairement par 1 évaporation des matières premières en présence d acide chlorhydrique et par 1 extraction du résidu par

l'alcool. Or, cette opération initiale donne déjà lieu à la production artificielle des ptomaïnes. 11 s’ensuit que les résultats obtenus par Brieger ne peuvent aucunement nous renseigner sur les poisons qui préexistent dans les matières soumises à son investigation. Us nous font connaître seulement les produits plus ou moins constants de décomposition de ces matières à la suite de réactions variées et compliquées. Et même, parfois, nous ne savons pas d’où proviennent ces produits : des albumines normales ou des poisons microbiens? Ainsi, par exemple, quand Kulneff trouva par la méthode de Brieger l’éthylcndiamine dans le contenu d’un estomac dilaté, nous croyons avec Bouveret et Dévie que ce corps y a été introduit par les opérations.

Qu’esl-ce qu’il faudrait penser de nombreuses autres ptomaïnes trouvées partout par Brieger ?

Pour la typhotoxine de Brieger, Bassi avait montré qu’elle ne préexiste pas dans les cultures du bacille typhique, mais qu’elle peut en être extraite par la méthode de Brieger1. Comme elle n’a pas été obtenue de la culture d’un autre microbe, il est possible qu elle soit un produit de décomposition du poison typhique.

1. Bassi, Lu Tifoloxine di Brieger. [Gaz. chimica ilaliana, 18S9 t. 18, p. 521.) ’

Dans le tétanos, Kitasato et Weyl ont retrouvé, par la méthode de Brieger, les différentes ptomaïnes qu'il avait indiquées. Il est possible que ces ptomaïnes soient formées par la décomposition du poison microbien primitif, et il est certain qu’elles ne sont pas ce poison lui-même1.

Plus récemment, Baumann a trouvé une nouvelle méthode pour la recherche des diamines. Par cetle méthode, il a pu retrouver dans la cystinurie beaucoup de ptomaïnes de Brieger et mettre ainsi hors de doute leur existence indépendante dans l’urine. Mais cette méthode aussi, basée sur l’emploi du chlorure de benzoyle, est trop brutale pour les poisons microbiens qui sont, comme nous verrons plus loin, extrêmement fragiles2.

On voit, en somme, que toutes ces recherches sur les ptomaïnes ne peuvent nous donner aucune idée sur la nature chimique des poisons microbiens.

Premièrement, elles emploient des méthodes trop énergiques qui peuvent former des produits artificiels, même avec les albumines normales, corps relativement stables. Et on n’a aucune idée des décompositions qu’elles peuvent imprimer aux poisons microbiens.

4. Kitasato el Weyl, Zeitschrift f. Hygiene, t. VIII, p. 404.

2. Udiunszky und Bauman.v, Ueber das Vorkonmen von Diaminen sogenannlen Plomamen, bei Cystinurie. [Zeitschrift f. physiol. Chemie, 1889, t. 43, p. 562.)

Deuxièmement, ces recherches ont été faites trop exclusivement au point de vue de la chimie pure. Tandis que l’étude utile des poisons microbiens n’est guère possible sans le contrôle constant de l’expérimentation. Ce n’est que l’expérimentation sur les animaux qui peut nous renseigner sur les effets toxiques propres aux poisons de microbes différents. C’est elle qui peut indiquer si, après les différentes manipulations chimiques, on n’a pas détruit ou décomposé le poison microbien primitif ou si on ne l’a pas substitué par un autre. Cette vraie méthode de la toxicologie microbienne n’a pas été suivie par Brieger et autres chercheurs des pfomaïnes.

Il nous faut noter ici que Martin , en étudiant le poison du charbon, arrive à la môme conclusion que nous : savoir que la ptomaïne qu’on trouve dans les cultures charbonneuses n’y préexiste pas, mais y est combinée avec une substance albuminoïde (v. p. 156)1.

D’un autre côté, la toxicologie microbienne est venue montrer, d’accord avec Panum , que les produits toxiques des bactéries ne sont pas solubles dans l’alcool.

Arloing a retiré des cultures dans le bouillon du

aus®i à ce sujet, Seams Woodhead, Bacteria and their pi oducls. London, J 891, chap. xxi.

pneumoccus liquefaciens ho vis une substance toxique phlogogène qui est précipitable par l’alcool, soluble clans l’eau et la glycérine, dont la toxicité est détruite par le chauffage au delà de 110°. Arloing appela diastasc celte substance toxique uniquement parce que, parmi les produits microbiens, on ne connaissait guère que les ptomaïncs et les diastases. Celles-là sont solubles dans l’alcool, celles-ci ne le sont pas1.

Bientôt après, Chrislmas a vu aussi que le staphylocoque doré produit dans les cultures une substance basique précipitable par l’alcool. Yersin et Roux ont indiqué plusieurs réactions intéressantes du poison de la diphtérie qu’ils avaient obtenu en filtrant à travers le filtre Chamberland les cultures d iphtéritiques. Ce poison est affaibli ou détruit par le chauffage au delà de 00°. 11 n'est pas soluble dans l’alcool. Il est entraîné parles différents précipités qui se forment au sein du liquide qui le contient : ainsi, par exemple, le phosphate de chaux, l’alumine.

Roux et Yersin concluent que par toutes ces' réactions le poison diphtéritique se rapproche singulièrement des diastases. Il s’en rapprocherait aussi, pour ces auteurs, par son activité intense en doses infinitésimales (voir p. 49).

•1. Voir dans Auloing, Les Virus. Paris, 189i.

Cette identification des poisons microbiens avec les diastascs n’était ni originale, ni nouvelle, car depuis longtemps on s’était habitué à rapporter aux diastascs toute action mystérieuse et inconnue exercée par une substance de nature indéterminée. Ainsi nous avons vu que Virchow, S ch i oen n ingc r et Stick (voir p. 13) ont prècbé pour la nature diastasique du poison putride. Les venins des serpents ont depuis longtemps clé rapprochés des ferments solubles. Plus récemment, on croyait que le poison de jéquirity est une enzyme.

Cette assimilation n’a, du reste, jamais fait faire aucun progrès sérieux à la science, car les diastascs elles-mêmes nous sont parfaitement inconnues dans leurs propriétés chimiques.

Sauf pourtant une de ces propriétés : les diastases sont caractérisées par leur action chimique déterminée sur d’autres substances. La pepsine, la trypsine, la papaïne dissolvent les substances albuminoïdes; la ptyalineet la maltine dédoublent 1 amidon en dextrinc et en glycose; l’invertine intervertit le sucre de cannes; l’émulsine, la saponino décomposent les glucosides. Or, la seule manière vraiment scientifique de ranger les poisons microbiens parmi les diastascs, ce serait de les identifier au point de vue de cette action chimique déterminée. 11 fallait montrer que les poisons exercent une action hydratante sur une certaine classe

de substances et que leur action toxique provient précisément de cette réaction chimique. Aucune tentative sérieuse n’a été faite dans cette direction par les partisans *dc la nature diastasique des poisons microbiens. Ceux-ci invoquaient seulement la grande activité de ces poisons agissant sur les animaux à des doses très petites. Mais, à ce litre, il faudrait ranger parmi les diastases : l’acide cyanhydrique, la métilcarbylamine, les alcaloïdes comme la nicotine, les glucosides comme la digitaline, les sels des métaux comme le sublimé, les métalloïdes comme le phosphore et le fluor.

Mais, il y a encore des arguments sérieux qui parlent contre l’identification des poisons microbiens avec les diastases connues. On a étudié les différentes enzymes sécrétées par les microbes et on a trouvé qu’elles n’ont pas d'action toxique appréciable ».

Il s’ensuit que l’action toxique des bactéries n’est pas liée à leur action fermentative : elle ne coïncide pas avec une action diastasique connue. Quant à une action diastasique nouvelle, on ne peut pas la nier, mais on ne peut, non plus, l’affirmer avant de l’avoir trouvée .- Il est évident que l’action toxique de ces poisons doit se réduire à une réaction chimique quelconque, mais on est loin de

1. Fermi, Die hydrolytisehe Enzyme. ( Cenlr . f. Physiologie, i 891.)

connaître cette réaction. Par conséquent, dire que les poisons microbiens sont des diastases, c’est dire une chose inexacte, si on parle des diastases actuellement connues; et se payer de mots, si on suppose une nouvelle diastase à l’action inconnue. On nepeutpas nier, d’un autre côté, de nombreuses analogies entre certains poisons et les ferments solubles, analogies que nous indiquerons encore plus tard. Il faut arriver aux recherches de Brieger et Frankel pour trouver la première tentative de détermination de la nature chimique des poisons microbiens 1 . Cette tentative a eu beaucoup de succès, quoiqu’elle n’ait pas été faite dans les conditions qu’on aurait pu désirer.

Brieger et Frankel ont étudié d’abord le poison diphtéritique . Ils ont trouvé que ce poison se comporte avec les différents réactifs comme une substance albuminoïde. Ce poison est précipité par les sels neutres en excès, comme le sulfate d’am-

moniaque, le sulfate de soude. Il n’estpas précipité par le sulfate de magnésie. Il est précipité par 1 alcool absolu et il est très soluble dans l’eau. Par les précipitations répétées par l'alcool et la dialyse (contrairement à Roux et Yersin, Brieger et Frankel ont vu que le poison ne passe pas à travers la membrane dialysante), la substance était obtenue,

/!>*' i ^lV,E.GI?n ct Frankel > Unlersuchunnen über (Uerl. Kunische ]Focli., 1890, n03 11 et 12.)

Baclerien-ijifte.

« en état de pureté ». Cette substance donnait les réactions suivantes. Elle n’est pas précipitée par l’ébullition, le sulfate de soude, le sel marin, le sulfate de magnésie, l’acide nitrique dilué (même avec le chauffage du liquide), par l'acétate de plomb. Elle est précipitée par l’acide carbonique )dans les solutions saturées), par les acides concentrés, par l’acide acétique et le ferrocyanure de potassium, par le phénol, parles acides organiques (soluble dans leur excès), par le sulfate de cuivre, par le nitrate d’argent, par le sublimé. Elle est précipitée aussi par les réactifs des alcaloïdes : <Aido phosphomolybdique, iodure de potassium et de mercure, iodure de potassium et do bismuth, chlorure de platine, chlorure d’or et l’acide picrique. Cette substance pure donne la réaction du biurct, la réaction de Millon et la réaction xanthoprotéiquc.Elle tourne à gauche lalumièrc polarisée. De toutes ces réactions, les auteurs concluent que leur substance toxique est excessivement semblable à l’albumine du sérum. On avait même fait l’analyse de cette substance qui a donné une composition élémentaire des albumines.

Brieger et Frankel ont étudié encore, mais plus superliciellement, les autres poisons microbiens. Ils y ont trouvé, outre les albumines toxiques, des globulines qui se distinguaient des précédentes, par leur insolubilité dans l’eau distillée.