CHAPITRE VI

LA NATURE CHIMIQUE DES POISONS BACTÉRIENS ( SllîlC )

Sommaire: CriLique du travail de Dricgèr et Frankel. Recherches de Proskauer et Wassermann. Les poisons microbiens n’ont pas encore été préparés à l’état de pureté. Les poisons non microbiens analogues. Le travail de Stillmarlc. Démonstration de la nature albuminoïde du poison d i phtéri tique. Différenciation toxicologique des poisons bactériens. Les poisons naturels et les poisons artificiels. Leurs caractères. Les vaccins chimiques. Les antitoxines ou les substances curatives. Hypothèse sur la nature chimique des poisons. Les nucléoalbumines et les nucléincs. Les conséquences de cette hypothèse.

Nous devons nous arrêter plus longuement sur ces toxalbumines de Brieger et Frankel , car les recherches de ces auteurs ont séduit le inonde savant par leur apparente rigueur chimique et furent suivies par la création de toxoglohulincs, toxalbumoses ettoxopeptones de touteprovenance. Les conclusions de Brieger et Frankel soulèvent pourtant les plus graves objections.

Et tout d’abord, pour prouver que les bacilles diphtéritiques produisent une albumine spéciale, ont-ils éliminé les substances albuminoïdes du

bouillon? Loin de là, ils ont môme ajouté au bouillon ordinaire qui sert pour les cultures, le sérum du sang! Alors, comment peuvent-ils croire que cette albumine do sérum qu’ils retrouvent à la fin de leurs purifications, n’est pas la même substance qu'ils y avaient introduite, entraînant dans ses précipitations, comme l’a déjà montré Panum , le vrai poison microbien?

Cette supposition devient la certitude quand on voit la toxicité faible de la substance pure de Brie ger et Frcinkel , comparée à la toxicité tout autrement puissante du produit impur de Baux et Yersin, de leur précipité calcique. En somme, Brieger et Frankel ont moins de droit de dire que le poison dipbtéritique est une toxalbumine, qu’on aurait à assurer qu’il est le phosphate de chaux.

Mais, le phosphate de calcium est un corps bien connu et il est très facile de reconnaître qu’il contient des impuretés. Tandis que les albumines sont beaucoup plus difficiles à analyser. La preuve en est que Brieger et Frankel n’ont pas pu nous montrer isolées les albumines du bouillon et du sérum d’un côté, et la prétendue albumine toxique, de l’autre. 11 n’est pas douteux, par conséquent, que chez Brieger et Frankel le poison dipbtéritique était toujours mêlé aux albumines des milieux de cultures et que les réactions chimiques décrites par Brieger et Frankel sont celles de ces dernières.

Il peut paraître étrange que ces auteurs, en étudiant, la nature chimique des poisons microbiens et les trouvant si voisins des albumines, n’aient pas songé à écarter préalablement les albumines des cultures, en laissant végéter leurs microbes dans des milieux privés de substances albuminoïdes. Mais, ils avaient l’idce préconçue que les poisons bactériens ne peuvent se former qu’aux dépens des albumines des milieux de cultures. Ils ne donnent pas de preuves pour cette idée très répandue et tout à fait inexacte, comme nous le montrerons plus tard.

Môme, en dehors des cultures dans des milieux privés d’albumines, il y avait beaucoup d’autres moyens do chercher à déterminer la nature chimique des poisons bactériens.

On pouvait, par exemple, étudier quels changements chimiques correspondent au chauffage des cultures filtrées au delà de G0° — chauffage qui détruit le poison diplitéri tique. Nous donnons ici cet exemple, parce que Brieger et Frankel ont fait des recherches qui peuvent lui sembler analogues. Ils ont étudié l’albumine non toxique, produite par le bacille diphtéritique dépourvu de virulence. Ils ont trouvé que cette albumine se distingue par plusieurs caractères constants de l’albumine contenant le poison diphtéritique. D’abord, elle est brune, tandis que celle-ci est blanche. Elle est

soluble dans l’alcool dilué et se combine avec le phénilhydrosine, tandis que l’albumine toxique ne se combine pas avec ce corps, mais avec le chlorure debcnzoyle. Elle contient carbone en plus, oxygène et azote en moins que l’albumine toxique. — Comme les bacilles virulents se distinguent des bacilles atténués par l’énergie de leur assimilation, il est clair que cette distinction entre les différentes albumines de leurs culLures trouvée par Drieyer et Frankel, doit être d’origine complexe, et ne permet pas de juger sur la nature du poison diplitcritique. — Nous devons conclure de ce qui précède que malgré tout l’appareil chimique de leur travail, Drieger et Frankel n’ont pas réussi à prouver la légitimité de leurs conclusions, que les poisons microbiens sont des albumines.

Du reste, à la même conclusion que nous, arrivent les auteurs d’un autre travail du même laboratoire de Koch , Wassermann et Proskauer1. Ces auteurs ont retrouvé dans les cultures diphtéritiques les deux albumines, la jaune et la blanche de Brieger et Frankel. Ils ont vu que l’albumine jaune était surtout prépondérante dans les cultures dépourvues de toxicité. Elle-même n’est pas toxique. L’albumine blanche était plus abondante dans

1. Wassermann et Proskauer, Uebcr die von Diphleriebacillen crzeugten Toxalbumine. (Deutsche mcdic. Woch. , lSili, n° 17.)

les cultures toxiques. Elle possède un grand degré de toxicité. Par ses réactions chimiques cette albumine toxique correspond à ce que d’après Kuhne on appelle Talbumose*. Ce corps est précipité par l’alcool môme dilué, par les acides concentrés, les sels de métaux lourds, par le ferrocyanure et l’acide acétique. Il n’est pas précipité par l’ébullition, par l’acide nitrique, par l’acétate basique de plomb, par le sulfate et le chlorure de soude en excès.

Mais Wassermann et Prosltauer sont loin de vouloir identifier le poison diph téri tique avec cette albumose. Ils remarquent, au contraire, que le bouillon ordinaire de culture contient toujours des albumoses par suite de la préparation au moyen de l’infusion de la viande. 11 n’existe, par conséquent, aucun argument sérieux pour croire que le corps toxique qu’ils ont isolé, n’est pas la môme albumose du bouillon, à laquelle se trouve mêlé le poison. Cette dernière idée est confirmée par le fait que les différentes portions d'albumose, isolée de la môme culture toxique, diffèrent par leur toxicité. Elles ont entraîné, par conséquent, plus

1. Albumose, ancienne propeptone, est un terme qui précède les peptoncs dans la digestion des matières albuminoïdes. Elle se dislingue des peptones par sa précipitation par le sulfate d ammoniaque; elle se distingue des albumines par sa non-précipitation des solutions aqueuses par la chaleur.

ou moins du poison. Wassermann et Proskauer concluent que la nature albuminoïde du poison diphtéritique est possible, mais qu’elle n’a pas encore été prouvée.

Il reste bien établi de toutes ces recherches que le poison diphtéritique se trouve mêlé aux substances albuminoïdes et plus particulièrement à l’albumose, dont il partage les réactions.

De même que dans les ptomaïnes, on cherchait à retrouver les substances analogues aux alcaloïdes d’origine végétale, l’étude des toxalbumines microbiennes reflète une autre direction des travaux et des acquisitions de chimie biologique et de toxicologie, concernant les protéides végétales et animales toxiques. Dans les graines de différentes plantes, dans les poisons des serpents, dans le sang et le corps de certains animaux étaient trouvées des substances, extraordinairement toxiques et n’appartenant pas à la classe des alcaloïdes.

Nous ne pouvons malheureusement pas entrer ici dans les détails sur toutes ces recherches si importantes.

Nous nous contenterons de menlionner ici les travaux de Warden et Waddel , de Martin et de Robert , sur l’abrinc, ceux de Weir Mitchell et Edic. Reichert et do Wolfenden sur les poisons des serpents, ceux de Robert sur les araignées veni-

meuses, ceux de Mosso et de Kumahava sur les poissons toxiques, etc.

Nous n’analyserons ici qu’un seul de ces travaux, celui de Stillmarck , fait sous la direction de Robert , sur la ricine. Stillmarck a trouvé qu’on peut extraire des graines de ricin une substance extraordinairement toxique qui présente toutes les réactions des corps albuminoïdes. Voici ses réactions principales. Elle n’est soluble ni dans l’alcool, ni dans l’éther, ni dans l’eau distillée. Elle se dissout facilement dans les solutions salines. Elle est précipitée par le fcrrocyanure de potassium et l’acide acétique, par la saturation de ses solutions avec les sels neutres et par l’ébullition. Stillmarck suppose que celte substance rentre dans la classe des albumoscs do Kuehne. Mais, ce rapprochement n’est pas tout à fait exact, car la ricine est coagulée par la chaleur.

Quant à la question si importante, si l’on peut identifier le poison avec cette substance albuminoïde, ou si le poison est simplement mêlé à celle-ci, Stillmarck 2 apporte des arguments sérieux pour la première alternative.

D’abord, par l'ébullition, la ricine est coagulée et

1. Voir la littérature clans Halliburton, Texlbook of Chemical Physiology and Palhology, London, 1891.

-■ Stillmark, Ueber Ricin. Kuberls Arbeilcn des pharmakologischcn Inslilules zu Dorpal. Stuttgart, 1889, fasc. III, p. 59.

rendue complètement insoluble. En même temps, la toxicité de cette substance est complètement abolie.

Puis, le suc pancréatique qui digère les substances albuminoïdes, détruit aussi la toxicité de la ricine.

Il est rendu très probable, par ces recherches, qu’il existe des corps albuminoïdes de nature encore indéfinie qui sont des poisons très violents.

Nous avons montré récemment que le poison diphléritique doit aussi être rangé dans cette catégorie, car il est détruit ou au moins modifié par les ferments des corps albuminoïdes.

Maintenant, à quelle classe des corps albuminoïdes si nombreux appartiennent les poisons microbiens? — Cette question est d’autant plus importante que ces poisons ont une parenté évidente avec une grande classe de poisons végétaux et animaux dont nous venons de parler.

Malheureusement, les connaissances que la chimie biologique possède sur les matières albuminoïdes,sont encore très incomplètes el peu précises. Les méthodes pour leur analyse sont aussi très imparfaites encore. Il est évident que, dans ces conditions, on ne peut pas préciser d’une manière rigoureuse la nature chimique des poisons microbiens. Et d’abord, nous avons déjà vu que même le mieux

LES POISONS BACTÉRIENS ‘O

étudié de tous ces poisons, celui de la diphtérie, n’a pas encore été obtenu à l’état de pureté, non mêlé aux albumines des milieux de culture.

Pourtant, nous possédons pour les poisons microbiens un moyen précieux et puissant d’analyse qui manque aux autres études chimiques. C’est l'expérimentation, qui repose sur la propriété de ces poisons de produire chez les animaux des phénomènes, analogues à ceux des maladies infectieuses : l’intoxication et l’immunité.

Ce moyen nous a permis d’établir une distinction fondamentale entre deux classes des poisons microbiens : les poisons naturels ou primitifs et les poisons modifiés ou artificiels. Nous avons montré que dans le choléra il existe deux poisons totalement différents par leurs effets physiologiques : l’un produit la diarrhée, tandis que l’autre a une action phlogistique. Ces poisons diffèrent aussi par leur résistance à la chaleur : le premier est détruit par le chauffage au delà de 60°, le second supporte la température de 120° pendant plusieurs heures. Nous avons supposé que ces deux poisons sont étroitement liés entre eux et que le second provient de la décomposition du premier '.

•I. Gamaleia, Recherches expérimentales sur les poisons du choléra. (.•lrc.’i. de méd. expér., -1892, n° 2.)

Pour le poison diphtéritique, nous avons encore trouvé qu’il faut distinguer le poison secondaire qui apparaît par la décomposition du poison primitif par la chaleur, par les acides, par les ferments solubles.

L’étude attentive des différents autres poisons permet de les ranger aussi dans l’un ou l’autre de ces deux groupes, que nous allons caractériser plus en détail.

Les poisons naturels correspondent à ceux que Brieger et Frankel ont appelés les toxalbumines et Klemperer 1 les toxines. Ce sont des substances qui reproduisent plus ou moins exactement les symptômes de la maladie infectieuse. Ils sont très instables et se décomposent par le chauffage au delà de 60o. Les animaux qui sont réfractaires h la maladie produite par leur microbe, sont aussi réfractaires au poison primitif de ce microbe.

Les poisons modifiés qui sont aussi nommés les protéines ( Buchner , Klemperer), ne reproduisent pas les phénomènes typiques de la maladie microbienne. Ils donnent l'hypothermie ou la fièvre suivant les doses, l’inflammation plus ou moins intense au point d’inoculation ; les phénomènes plus ou moins prononcés de la cachexie. Ils ont la

1. Klemperer, Die Beziehungcn verschicdener Gifle Zur Iminunilirung und Heilug. ( Zeitschrift f. Klinische Medicin, 1892, t. 20, p. 163.)

LES POISONS BACTÉBIENS

propriété remarquable d'exciter les animaux tuberculeux à la réaction générale et locale. Ces poisons résistent à l’ébullition. Ils sont précipités par l’alcool. Le poison de Panum appartenait probablement à cette classe de substances. Ces poisons n’ont rien à voir avec la production de l'immunité. Dans certains cas ils ont au contraire une influence opposée, prédisposant l’économie à l'invasion des microbes. Les animaux vaccinés ne sont pas réfractaires à ces poisons artificiels. Maintenant, à côté de ces poisons primitifs et secondaires, l’analyse expérimentale a révélé encore un troisième ordre de substances qui ne leur sont pas identiques. Ce sont les vaccins chimiques, — les produits microbiens qui confèrent aux animaux l’immunité contre l’infection par le microbe vivant. — Dans certains cas la vaccination chimique peut être obtenue au moyen du poison primitif, comme par exemple dans les vaccinations contre le vibrion septique, contre le streptocoque de la pneumonie. Mais, dans beaucoup d’autres cas, les poisons primitifs ne confèrent pas l’immunité, mais conduisent, même à de petites doses, les animaux à la cachexie. Tel est le cas pour le tétanos et la diphtérie. Mais, ici aussi, la vaccination chimique est possible au moyen de certains artifices. Ainsi, par exemple, on prépare les vaccins par le chauffage des poisons primitifs au-dessus de leur température critique, à

70°-80°. On peut supposer que ce chauffage dégage la substance vaccinale du poison primitif. Ceflo méthode réussit pour la pneumonie et parfois' pour le tétanos et la diphtérie.

Il existe encore des maladies, où la vaccination chimique est plus facile: les produits microbiens vaccinent même après avoir été soumis à. la température de 100° et de 120°. Tel est le cas pour le choléra et la septicémie vihrionicnne que nous avons découverte .

Enfin, dans certains cas, les produits vaccinants ont été tout à fait isolés des poisons primitifs ou modifiés. Nous avons trouvé que contre le choléra et contre le vibrion avicidc on peut vacciner avec les produits volatils des cultures. Pour le proteus vulgaris on a vu qu’on peut vacciner parles différentes plomaïnes, comme laneuridine, la rnuscarine, etc.

On voit ainsi que les vaccins chimiques sont très variés. On peut dire, en général, qu’ils sont plus stables que les poisons correspondants. J'ai supposé qu’ils constituent un de leurs produits de décomposition. En tous cas, la nature chimique de ces corps est variable, car à côté desptomaïncs on trouve ici des substances, décomposées par 1 ébullition.

Il existe, enfin, encore des substances pluscomplexes qu’on trouve seulement dans 1 organisme

(les animaux réfractaires après l’injection préalable dès poisons. Ces substances, qui sont des combinaisons des poisons avec les substances animales ou bien peut-être des vaccins chimiques tout à fait purs, ont la propriété non seulement de vacciner les animaux contre une infection 5 venir, mais do guérir la maladie déclarée La nature de ces substances immunisantes et curatives nous est complètement inconnue.

Si nous voulons à présent résumer toute cette longue étude sur la nature chimique des poisons microbiens, nous arrivons aux conclusions suivantes.

Dans les produits microbiens, il existe à l’état préformé ou se forment facilement parles procédés différents d’analyse, des ptomaïnes ou des bases organiques. On y trouve, d’un autre côté, des sub stances de nature albuminoïde, ou poisons primitifs, facilement décomposables àla température au-dessus de 60°. On y trouve encore d’autres substances albuminoïdes plus stables, les poisons modifiés. Enfin, on y décèle encore une classe de substances qui ne peut être définie que par son action physiologique — les vaccins chimiques. Ceux-ci sont associés à l’une des trois classes précédentes des produits microbiens.

1. Gamàleia, Immunisation. (Gazette hebdomadaire, 1891, n°47.)

Malgré toute cette diversité des produits microbiens et toute la complexité apparente de leurs rapports, on peut faire une hypothèse pour se rendre compte de leur nature chimique.

La chimie biologique a appris à connaître une classe particulière de substances plus compliquées que les substances albuminoïdes ordinaires, extraordinairement instables, se décomposant même par le contact prolongé avec l’alcool et par le chauffage au-dessus de G0°, donnant lieu par leur décomposition à la formation d’autres substances albuminoïdes plus stables, ainsi qu’aux différentes ptomaïnes et leucomaïnes. Ce sont les nucléoalbumines ou vitellines, parties constituantes de toutes les cellules animales ou végétales l. Nous avons fait l’hypothèse que les poisons naturels des bactéries sont précisément des nucléoalbumines qui donnent naissance aux nucléines 2 ou poisons modifiés par leur décomposition, et aux ptomaïnes par une décomposition plus profonde.

1. Les nucléoalbumines découvertes par Miescher et étudiées .surtout dans ce dernier temps par Kossel, sont des substances composées des albumines, des bases organiques et du phosphore. Les bases organiques qu’elles contiennent sont très variables, allant depuis l’adenine de la série xanthique de Kossei., jusqu’à la spermine alcaloïde de >Iiescher. Le phosphore s’y trouve dans l’acide nucléinique très complexe, trouvé par R. Altmann. Pour plus de détails, voir Lambling, Aliments, dans V Encyclopédie chimique de Fhemv, Paris, 1892.

2. Ou des acides nuclôiniques. L’étude chimique ne pourra être faite qu’avec les poisons en état de pureté.

Le principal caractère chimique des nucléoalbumines, c’est la grande quantité de phosphore qu'elles contiennent. Dans les poisons microbiens on a déjà trouvé beaucoup de phosphore. Tel est le cas pour les poisons du choléra (Pétri), du vibrion avicide (Wolkow) et pour la tuberculine de Koch. Mais, toutes ces constatations n’ont pas de valeur décisive, car aucun de ces poisons n’a été obtenu, comme nous le savons, à l’état de pureté, sans être mêlé à d’autres substances provenant des milieux de culture. Jusqu’à ce que la détermination du phosphore soit faite pour un poison microbien parfaitement pur, notre idée ne restera qu’une hypothèse. Mais, elle peut être vérifiée sur d’autres caractères des nucléoalbumines moins décisifs au point de vue chimique, mais beaucoup plus intéressants pour la toxicologie microbienne.

Et tout d’abord, surgit la question fondamentale préalable : les poisons microbiens sont-ils les produits de décomposition du milieu nutritif des bactéries, comme le veut l’opinion courante, ou bien sont-ils les parties constituantes des corps microbiens, comme ils le devraient être, s'ils étaient les nucléoalbumines? Cette question importante sur l’origine des poisons microbiens sera examinée dans le chapitre suivant.