II. FORMATION DES MATIÈRES ALBUMINOÏDES DANS LES PLANTES

17. Mode de formation des matières organiques azotées dans les plantes.

Il importe beaucoup de fournir la preuve que les cellules végétales jouissent de la propriété de former des corps organiques azotés, des substances albuminoïdes, par exemple, aux dépens de composés organiques non azotés, comme le sucre, par exemple, et de matières inorganiques azotées. Les expériences que nous allons relater nous apprennent, en même temps, que la production de corps organiques azotés

PREMIÈRE DIVISION

dans les cellules des plantes est indépendante du phénomène de l’assimilation, qu’elle peut s’accomplir aussi dans les cellules dépourvues de chlorophylle, et en l’absence complète de lumière. Pour cette étude, nous emploierons la levure ( Sac/iaromyces ceremsiæ).

Nous prenons trois ballons a, b , c, d’une capacité d’environ 200 c. c. Dans le premier a, nous plaçons 100 c. c. d’eau distillée; dans le second b, 100 c. c. de la solution nutritive de Pasteur (celle-ci est composée, sur 1000 parties en poids, de 838 p. d’eau, de 150 p. de sucre de raisin ou de sucre candi (1), de 10 p. d’acétate d’ammonium, de 0, 2 p. de sulfate de magnésium, de 0, 2 p. de phosphate de calcium et de 2 p. de phosphate acide de potassium); dans le troisième c, 100 c. c. d’un liquide composé de la même façon que la solution nutritive de Pasteur, mais ne contenant pas d’acétate d’ammonium. Nous ferons bouillir pendant quelque temps les liquides contenus dans ces ballons pour les stériliser le mieux possible, et, après avoir bouché le goulot de chaque ballon au moyen d’un tampon d’ouate, nous introduisons, après refroidissement et en n’enlevant qu’un moment le tampon d’ouate, une petite quantité de levure dans chaque liquide. Nous ferons usage de levure sèche. En l’examinant au microscope, on observe qu’elle contient, outre les petites cellules du ferment qui se colorent en jaune par l’action de l’iode, des grains d’amidon et d’autres corps étrangers. Pour obtenir des matériaux d’étude convenables, nous laverons la levure sèche sur un fdtre au moyen d’eau distillée, afin d’en extraire les impuretés solubles, et, par des lavages répétés, nous chercherons à la rendre aussi pure que possible. Le liquide ainsi obtenu possède un aspect laiteux et ne contient qu’une quantité relativement minime de levure. Chacun deslrois ballons en reçoit le même volume (un ou deux c. c.). Les ballons, munis de leur bouchon d’ouate, sont exposés ensuite à une température d’environ 26° C. Après les avoir fréquemment secoués, on laisse reposer les liquides à la lumière ou dans l’obscurité. Le liquide du ballon b ne tarde pas à devenir trouble : un très grand nombre de nouvelles cellules de levure ont pris naissance et se sont massées sur le fond du vase. Il ne se produit qu’un trouble léger ou très léger dans les vases a et c. Comme il est très difficile de débarrasser la levure sèche de tous les corps qui l’accompagnent, il peut se produire une très légère augmentation de levure dans les ballons a et c, mais, dans tous les cas, l’augmentation considérable de levure constatée dans le ballon è, et qui peut être déterminée exactement en pesant, avant et après l’expérience, la levure filtrée et desséchée, démontre que les conditions normales de vie du champignon se trouvaient réalisées dans ce vase. La reproduction cellulaire a été accompagnée de la formation de substances organiques

(1) Dans mes expériences, j’employais plus particulièrement ce dernier, parce qu’il est plus facile à se procurer à l’état pur que le sucre de raisin.

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azotées, car les cellules nouvelles, qui n’avaient eu à leur disposition que des composés organiques non azotés et de l’ammoniaque, possèdent un protoplasme riche en matières organiques azotées.

Les plantes supérieures sont parfaitement en état d’ utiliser l’acide nitrique pour la production de matières albuminoïdes. Examinons si les cellules de levure ne se trouvent pas dans le même cas. Lorsque nous portons des cellules de levure dans un liquide nutritif formé en remplaçant, dans la solution de Pasteur, l’acétate d’ammonium par du nitrate de potassium, nous observons que le champignon se comporte de la même manière que dans les liquides qui ne contenaient pas de corps azotés. On pourra également établir expérimentalement, en remplaçant dans la solution nutritive de Pasteur l’acétate d’ammonium par des peptones, que ces derniers constituent une source d’azote plus convenable que l’ammoniaque pour le champignon de la levure.

On démontre aisément que non seulement la levure, mais encore les autres organismes dépourvus de chlorophylle, possèdent la propriété de former des substances albuminoïdes aux dépens du sucre et de l’ammoniaque. On prend deux petits vases a et b. Dans le vase a, on verse 2o c. c. de la solution nutritive de Pasteur, et dans l’autre, 25 c. c. d’un liquide de même composition, à cela près qu’il ne contient pas d’acétate d’ammonium. Ces deux vases sont placés sous une cloche en verre et laissés en repos pendant environ huit jours. Le liquide du vase a devient bientôt trouble par suite du développement d’une quantité considérable de bactéries, D’autres organismes aussi peuvent y prendre naissance (dans mes expériences, j’ai rencontré, par exemple, un champignon coloré en rouge, 1 e Sacharomyces glulinis). Le liquide du vase b n’était que légèrement trouble, parce qu’une source d’azote faisait défaut. Une faible manifestation vitale des germes existants peut cependant s’y produire; car le liquide pourrait se procurer dans l’atmosphère une petite quantité d’ammoniaque.

18. La plante peut-elle utiliser l’azote libre de l’atmosphère pour la production de matières albuminoïdes?

Les cellules végétales peuvent produire des substances albuminoïdes aux dépens de matières organiques non azotées et de composés inorganiques azotés (acide nitrique et ammoniaque). Examinons si l’azote libre de l’air peut être utilisé pour la formation de substances albuminoïdes. Cette question possède, outre un intérêt théorique, un intérêt pratique considérable, car s’il y était répondu dans le sens affirmatif, l’agriculteur, par exemple, n’aurait plus à donner d’aliments azotés à ses cultures.

Pour résoudre la question proposée, nous emploierons des plantules de pois ou de froment. On se procure des graines bien mûres et prêtes à germer, dont on détermine le contenu en matières sèches et en azote.

PREMIÈRE DIVISION

Quelques graines de froment (une trentaine) ou quelques graines de pois (une demi-douzaine), dont on a obtenu exactement le poids et dont le contenu azoté peut être facilement calculé en se servant des méthodes indiquées pour l’évaluation de la teneur en azote, sont déposés dans un petit vase en verre contenant un peu d’eau. Ce vase est ensuite laissé en repos pendant environ 24 heures sous la cloche en verre, dont nous avons déjà eu l’occasion de parler. Après ce laps de temps, on décante la petite quantité d’eau qui mouille encore les graines. On

évapore ce liquide dans une capsule en porcelaine sur un bain-marie.

Le résidu est mis dans un exsiccateur. Les graines , gonflées , seront ensuite placées sous l’appareil que représente la fig. 16, pour accomplir leur germination. Un gobelet en verre B, recouvert d’un morceau de papier de parchemin, percé d’un grand nombre de trous , ou d’un morceau de tulle, est placé sur une plaque en verre rodée. Il contient une solution nutritive dans laquelle se trouvent tous les aliments, sauf l’acide nitrique ou l’ammoniaque (voy. g 20). On dépose les graines gonflées sur le tulle ou le papier de parchemin, — on peut aussi employer un morceau de tôle argentée percé de nombreux orifices, — de manière que les racines, qui ne tarderont pas à se développer, soient plongées dans la solution nutritive. Une très grande cloche en verre G est mastiquée sur la plaque de verre rodée, ce qui se fait le mieux en étendant extérieurement autour de son bord inférieur une couche de graisse obtenue en fondant ensemble de la cire, du suif et de l’huile d’olives. On peut aussi fermer inférieurement la cloche au moyen de mercure contenu dans une grande cuvette. Il faudra dans ce cas verser sur le métal une petite quantité d’eau, afin que les vapeurs mercurielles ne puissent pas nuire aux germinations. Il est bon parfois aussi de ne point déposer directement les graines gonflées sur le morceau de tulle ou de papier de parchemin qui recouvre le vase, mais seulement les germinations obtenues dans la cloche sur de la laine de verre humide. La tubulure de la cloche en verre est fermée au moven d’un bouchon en caoutchouc percé de deux orifices; l’une de ces ouvertures reçoit un tube recourbé à angle droit a; l’autre, un tube plus long b recourbé également à angle droit. Par le lube a, on procure aux matériaux d’étude de l’air

Fig. IG. — Appareil pour cultiver des plantes en l’absence de toute combinaison azotée.

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atmosphérique débarrassé de ses composés azotés avant de pénétrer dans la cloche G, et à peu près saturé de vapeur d’eau. A cet effet, l’air, avant d’entrer dans le tube a, traversera une série de vases contenant : le premier, une solution de bicarbonate de sodium ; le second, de la pierre ponce imbibée d’acide sulfurique et le troisième, de l’eau. Le tube b est relié à un aspirateur. Il est bon d’intercaler entre eux un petit vase renfermant de l’acide sulfurique, afin que l’air qui se trouve sous la cloche ne soit pas en communication directe avec l’atmosphère. Si, dès que les graines commencent à gonfler, on dirige un courant d’air lent et continu dans l’appareil, et que l’on expose les plantes à une vive lumière diffuse, elles se développeront aussi bien qu’il leur est possible de le faire en l’absence d’acide nitrique et d’ammoniaque. Les expériences seront continuées pendant 14 jours et même plus longtemps, et, pendant tout ce laps de temps, on dirigera nuit et jour de l’air dans l’appareil. Il s’agira maintenant d’établir le contenu en azote des plantules de pois ou de froment. Les matériaux d’étude seront réduits en bouillie. On détermine le poids de la capsule et de la baguette de verre destinée à remuer la bouillie. La capsule est ensuite placée sur un bain-marie. Elle reçoit aussi le restant de la solution nutritive aux dépens de laquelle les racines se sont développées et dont le volume est beaucoup diminué par suite de l’évaporation, le restant de l’eau employée et celui de l’eau qui a servi à mouiller la laine de verre. Quand le contenu de la capsule aura été suffisamment desséché, on placera cette capsule pendant quelque temps dans une étuve où règne une température de 50° G., puis elle sera exposée à l’air, sans être couverte, pendant 24 heures. On détermine alors le poids de son contenu desséché à l’air, ce qui permet d’évaluer le poids de son contenu en matières sèches. On fera ensuite le dosage de l’azote. Si on compare le poids d’azote des graines employées avec celui des plantules, on trouvera, quand les expériences auront été bien conduites, que les différences que l’on obtient doivent provenir de petites erreurs dans les recherches. Dans les conditions indiquées, les plantes ne sont donc pas en état d’utiliser l’azote libre de l’air pour la formation de matières albuminoïdes (1). Récemment, Hellriegel a fait cette découverte excessivement importante que dans d’autres circonstances, notamment en collaboration avec les microorganismes, les papilionacées, plus particulièrement, possèdent la propriété d’utiliser l’azote libre pour leur nutrition. Les expériences qui démontrent ce fait, ne peuvent être effectuées qu’en tenant compte de détails nombreux ; c’est pourquoi, il y aura lieu de recommander à ceux qui veulent les répéter, de consulter le travail original de Hellriegel dans la « Zeitschrift für Zuckerindustrie. ».

(1) Ce fait a été notamment démontré par Boussingault (voy. Comptes rendus, t. 30, p. 601).

PREMIÈRE DIVISION

Pour s’assurer que les plantes en germination, non seulement ne prennent pas de l’azote libre de l’air, mais subissent de plus une perte d’azote lorsqu’elles vivent dans l’obscurité, les expériences se feront de la manière décrite. Seulement, on veillera à ce que les matériaux d’étude ne soient pas rencontrés par des rayons lumineux (1).

19. La présence d’ammoniaque et d’acide nitrique dans l’eau ainsi que

dans la plante.

Pour montrer l’existence dans la nature de composés inorganiques azotés (ammoniaque, acide nitrique) pouvant être employés par les végétaux pour leur nutrition, on recherchera la présence de ces deux corps dans différentes espèces d’eaux (eaux de rivière, d’étang, de puits) . La recherche de l’ammoniaque se fera à l’aide du réactif de Nessler. Il se prépare en dissolvant 2 gr. d’iodure de potassium dans 5 c. c. d’eau et en ajoutant à chaud au liquide obtenu une quantité d’iodure de mercure quelque peu supérieure à celle qui peut être dissoute. Après refroidissement, la solution est étendue au moyen de 20 c. c. d’eau. On la filtre, puis on la mélange avec une solution de potasse caustique (à 20 c. c. du filtrat, on ajoute 30 c. c. d’une solution obtenue en dissolvant 1 p. d’hydrate de potassium dans 2 parties d’eau). On remplit ensuite deux tubes à réactions avec l’eau à examiner, mélangée avec une certaine quantité d’une lessive de soude caustique. On filtre si c’est nécessaire et, dans un des tubes, on laisse tomber environ 30 gouttes du réactif de Nessler. La comparaison des tons de coloration des liquides dans les deux tubes, indique s’il existe de l’ammoniaque dans Peau examinée ou si elle n’en contient pas, car en présence de cette substance, l’eau mélangée au réactif de Nessler se colore en rouge. Pour montrer la présence d’acide nitrique dans l’eau, on dépose une goutte d’eau dans une capsule en porcelaine blanche avec deux gouttes d’une solution de brucine (obtenue en dissolvant de la brucine dans l’eau). On ajoute ensuite quelques gouttes d’acide sulfurique concentré. L’apparition d’une coloration rouge indiquera la présence d’acide nitrique dans l’eau examinée. Pour déceler l’existence de quantités excessivement minimes d’acide nitrique dans l’eau, on évapore quelques c. c. de l’eau à examiner, et on traite le résidu par la solution de brucine et l’acide sulfurique (2).

La présence d’acide nitrique dans l’eau s’aperçoit aisément aussi

(1) J’ai rassemblé les résultats que j’ai obtenus relativement à cette question, ainsi que les données fournies par les travaux d’autres auteurs, dans mon ouvrage intitulé : Vergleichende Physiologie des Keimung sprocesses der Samen , 1 880.

(2) L’acide sulfurique doit évidemment être dépourvu d’acide nitrique et ne point se colorer en rouge avec la solution de brucine. On peut débarrasser l’acide sulfurique de l’acide nitrique qu’il pourrait contenir en le faisant bouillir après l’avoir additionné d’une petite quantité de soufre.

en faisant évaporer quelques c. c. de l’eau à examiner dans une capsule en porcelaine et en portant sur le résidu, à l’aide d’une baguette de verre, de la dipliénylamine dissoute dans l’acide sulfurique (0, 05 gr. de diphénylamine dans 10 c. c. d’acide sulfurique concentré pur). L’acide nitrique produira une coloration bleue par suite de la formation de bleu d’aniline.

Le jus de betteraves est assez riche en nitrates. En traitant sur porte-objet des sections transversales minces de la racine de cette plante par la solution de diphénylamine dont il vient d’être question, on constatera l’apparition d’une couleur bleue intense. On pourra instituer une jolie expérience de cours pour montrer l’existence de nitrates dans les betteraves, en coupant transversalement une betterave et en touchant simplement la surface de section avec la solution de diphénylamine; la coloration bleue se montrera aussitôt.