Chaleur

Tous les phénomènes de la vie, tous les mouvements de la matière organique ont leur origine dans la radiation solaire. La radiation solaire, sous forme de chaleur ou de lumière, est la condition essentielle de toute

(1) A CONSULTER : Spallauzaui, Opuscules de physique, 1. 11. 1877. - Doyère Thèse do la faculté do. sciences de Paris, 1842. - Davaino, Mém. de la Soc. de biologie, 1856. - Broca^ uI^^'Ia 71 <^ninmux ressuscUants (Mém. do la Société de biologie, 1860). - Claude Bernard, Leçons sur les phéiiomènes de la vie, 1878. = - /

oO LIVRE PREMIER. — PROLÉGOMÈNES.

vie végétale et animale. Au fond, la chaleur n'agit pas autrement sur les organismes que sur les corps bruts, sur le mercure d'un thermomètre par exemple : mais tandis que dans le mercure, dont les molécules sont toutes identique^, elle ne produit pas autre chose qu'un écartement de ces molécules et une dilatation totale consécutive, dans les organismes, dont les molécules ont des propriétés chimiques différentes, elle produit, non seulement l'écartement de ces molécules, mais encore elle en change les rapports réciproques de façon qu'elles peuvent donner naissance à de nouvelles combinaisons chimiques.

Chaque phénomène vital, qu'on prenne uu organisme entier, ou chacun de ses éléments et de ses tissus, est compris entre une limite minimum et une limite maximum de température, au-dessous et au-dessus desquelles l'activité vitale ne peut plus se manifester. La plupart des plantes ne commencent à végéter que lorsque la température monte à quelques degrés au-dessus de 0° cent., et ne peuvent vivre quand cette température dépasse pendant quelque temps 50° cent. Il y a bien quelques exceptions souvent citées ; beaucoup de mousses et de lichens supportent des gelées excessives; la Soldanella alpina fleurit sous la neige et le Protococciis nivatis et quelques autres algues donnent à la neige cette coloration rouge qu'on observe quelquefois dans les régions alpines. D'autre part on a constaté l'existence d'algues et de conferves dans des sources chaudes marquant 53° et dans l'air ou des vapeurs à 74° cent., et même, d'après Ehrenberg et Lander- Lindsay, à des températures encore plus élevées. Pour les animaux le champ de l'activité est encore plus étendu. L'homme en particulier peut supporter quelque temps des températures allant de — 56°, 7 (Fort Reliance) jusqu'à-h 53° à l'ombre (Sénégal). Expérimentalement, ces limites ont été encore dépassées. Bladgen a pu séjourner huit minutes dans une étuve sèche chaufTée à -f-129°. 11 est vrai que dans ces cas la température intérieure du corps varie peu. Mais il n'en est pas de même pour les organismes inféi'ieurs qui, vu leur petit volume, se niellent rapidement en équilibre de température avec le milieu ambiant. Or il semble résulter des expériences de Doyère que les tardigrades et les rotifères desséchés peuvent supporter des températures de -f- 98 et -h 125°. Il en est de même des germes de bactéries et d'un certain nombre d'organismes végétaux inférieurs chez lesquels la vie n'est pas abolie par des températures supérieures à l'ébulhlion (Hotîmann, Chamberland).

On a cherché aussi à détei-miner expérimentalement les limites inférieures de refroidissement compatibles avec la vie. On a pu refroidir artificiellement jusqu'à H-20°des lapins et jusqu'à^- 4° des animaux hibernanls (température intérieure du corps), sans déterminer la mort.

La résistance des animaux au froid paraît même pouvoir être portée encore yjlus loin. On a cité souvent des faits de retour à la vie après la congélation, observés sur des sangsues, et même des crapauds, des grenouilles et des serpents (J. Davy, Joly, Garnier, etc.). D'après F. A. Pouchet, au contraire, toutes les fois que la congélation de l'animal est totale ou, quoique partielle, est assez étendue, la mort est inévitable et tout retour à la vie impossible. Dans ce cas, la mort serait due à l'altération des globules sanguins. Je dois cependant dire, en opposition avec l'opinion de Pouchet, que j'ai constaté une fois le retour à la vie de têtards complètement emprisonnés dans la glace; le bocal qui les renfermait était resté dehors par une nuit d'hiver très froide, et la faible quantité d'eau qu'il contenait était entièrement prise en glace. Vu la petitesse de ces animaux il est difficile d'admettre

que dans ce eus la con^'élation de ces têtards a ait pas été totale. Krisch serait arrivé à des résultats encore plus étonnants. 11 a pu soumettre à des froids de — 87" (évaporation de l'acide carbonique solide) des bactéries et des bactéridies sans entraver leur développement ultérieur.

Ce qui vient d'èlre dit pour les organismes pris en totalité peut s'ap[)liquer aussi aux tissus etaux éléments qui les composent et à leurs diverses fonctions. Là aussi on trouve un minimum et un maximum de températuic que la vie ne peut franchir. C'est ainsi que, pour une espèce végétale donnée, à tel degré seulement commence la formation du principe colorant de la chlorophylle, à tel autre la germination, à tel autre la floraison, etc. Chacune des phases de la vie végétale occupe un des degrés succesifs de l'échelle thermométrique. Pour les animaux, il en est de même. Les mouvements du protoplasma sont arrêtés par un froid trop rigoureux ou par une température de 4-40° cent. L'irritabilité musculaire, l'excitabilité nerveuse se trouvent dans le même cas, et il serait facile d'en multipUer les exemples.

C'est donc entre un minimum et un maximum de température que se déploie l'activité vitale. Quoiqu'il soit impossible d'établir une proportion exacte entre l'énergie de cette activité et le degré de température, on peut cependant dire que, d'une façon générale, l'intensité des actions vitales croît jusqu'à un maximum correspondant à une augmentation de température déterminée ; puis, à partir de ce point, l'énergie décroit peu à peu jusqu'au moment où tout phénomène vital disparait quand la température dépasse une certaine limite. Quoiqu'il ait été fait peu de recherches précises suivies sur ce point, les expériences de Nœgeli sur le protoplasma, de Duchartre et Sachs sur la croissance des cellules, celles de Marey et de plusieurs autres physiologistes sur la contraction musculaire, etc., etc., mettent ces faits hors de doute. Mais il n'est pas même besoin de recouiir pour cela aux expériences précises. Les faits abondent et, pour ne parler que des plus frappants, l'arrêt de la végétation dans la saison froide, les cas d'hibernation et d'estivation signalés dans le paragraphe précédent, la répartition géographique des espèces végétales et animales, montrent dans toute leur extension la puissance de ces influences thermiques. Quoique les animaux et principalement les animaux supérieurs possèdent, comme on l'a vu plus haut, une certaine indépendance visà-vis des conditions extérieures, l'action de la chaleur ne s'en fait pas moins sentir sur la plupart de leurs fonctions, telles que la circulation, la respiration cutanée, les sécrétions et tant d'autres, et chez l'homme même les actes qui sont en apparence les plus libres, les mariages, les suicides, les attentats ne se dérobent pas à cette influence et sont en relation intime avec la température extérieure. (Voir aussi : Respiration.)

léuniière.

La vie végétale, envisagée au point de vue le plus général, est sous la dépendance de la lumière. C'est sous son influence que les parties vertes des plantes éliminent de loxygène, transforment l'acide carbonique, l'eau, etc., en combinaisons moins oxygénées et fabriquent ainsi les substances organiques aux dépens desquelles vivent les plantes parasites sans chlorophylle (champignons), et les animaux herbivores ; on voit donc que directement ou indirectement toute vie végétale ou animale a son origine dans la lumière comme dans la chaleur solaire.

L influence de la lumière sur les plantes ne se borne pas à l'action sur

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l'assiinilation qui vient d'être mentionnée. C'est elle encore qui, sauf dans les cotylédons des conifères et les rejetons des fougères, détermine la formation de la chlorophylle et l'apparition de l'amidon dans son intérieur. La forme extérieure des plantes, la croissance de leurs cellules, leur structure et spécialement celle du parenchyme d'assimilation des feuilles, la grandeur et l'épaisseur de celles-ci, les différences de tension qui produisent l'héliotropisme positif ou négatif, la sensibilité et les mouvements de XOxalis, de la Mimosa pitdica, etc., sont en relation intime avec la lumière.

Dans tous ces cas, comme on l'a vu pour la chaleur, chaque phénomène est favorisé dans sa manifestation par un degré déterminé d'intensité lumineuse ; c'est ainsi que l'intensité lumineuse qui suffit pour la formation de la chlorophylle ne suffit pas pour l'apparition de l'amidon ; mais le manque de procédés exacts de photométrie a empêché jusqu'ici toutes recherches précises sur ce point.

Chez les animaux, l'influence directe de la lumière sur la vie, quoique bien moins prononcée que chez les végétaux, n'en existe pas moins, et se fait sentir tant sur l'organisme pris dans sa totalité que sur le tégument externe, abstraction faite des sensations visuelles qui seront étudiées dans la physiologie spéciale. Tous les animaux, presque sans exception, même ceux qui sont dépourvus d'organes visuels, sont sensibles à la lumière, et depuis longtemps Tremblay avait remarqué que les hydres d'eau douce, qui sont tout à fait dépourvues de points oculaires, quand on les place dans un vase éclairé seulement en un point, se dirigent rapidement vers l'endroit éclairé.

La coloration des téguments est en rapport avec l'intensité lumineuse à laquelle est soumis l'animal, sans qu'on puisse expliquer d'une façon nette, dans la plupart des cas, l'action de la lumière. On sait par exemple que, chez l'homme, la pigmentation de la peau et même celle des parties profondes augmentent par une insolation prolongée, et les exceptions citées souvent ne peuvent infirmer le fait général. Les oiseaux des tropiques présentent les couleurs les plus variées et les plus brillantes, et on a remarqué que chez beaucoup de mollusques maritimes la coloration de la coquille dépend jusqu'à un certain point de la profondeur à laquelle ils vivent, et par conséquent du plus on moins d'absorption de la lumière par l'eau. Ainsi pour les élatobranches, jusqu'à trois brasses de profondeur on rencontre les couleurs les plus éclatantes; de 3 à 20 brasses, c'est le bleu et le vert qui dominent ; de 20 à 35 le pourpre ; plus profondément le rouge et le jaune; de 76 à 105 brasses le rouge brun; enfin de 106 à 210 brasses, on ne rencontrerait plus guère que le blanc mat. Cependant ces faits ne peuvent être accueillis qu'avec réserve; car Alph. Milne-Edwards a trouvé dans la Méditerranée, à mille brasses de profondeur, un Peden operculaiis aux couleurs vives, et dans les draguages pratiqués à bord du Challenger, on a retiré des mêmes profondeurs des alcyonaires remarquables par la beauté de leurs couleurs. Les variations de coloration, si curieuses et si souvent citées, du caméléon, s'expliquent plus facilement par la contractilité et la sensibilité à la lumière des cellules ou chromatophores qui contiennent les granulations pigmentaires. Cependant à cette action directe de la lumière sur les éléments pigmentés vient se joindre une action indirecte par l'entremise de l'organe visuel, comme l'ont montré les expériences de Georges Pouchet

sur les poissons et les crustacés, et de Bert, sur le caméléon. Georges Pouchet a vu que les changements de coloration présentés par les turbots, les homards, etc., suivant le fond sur lequel ils reposent, ne se produisaient plus après l'ablation des yeux, et Bert a constaté chez le caméléon qu'après l'extirpation d'un œil, le côte correspondant du corps ne changeait presque plus de couleur sous l'influence de la lumière.

La lumière parait avoir aussi une certaine influence sur le développement et l'accroissement des animaux; ainsi W. Edwards, dans une série d'expériences comparatives, a vu des œufs et des têtards de grenouille se développer plus rapidement à la lumière que dans l'obscurité, et J. Béclard a obtenu les mêmes résultats sur des œufs de mouche. Du reste, Moleschott et, après lui, Selmi et Piacentoni, Fubini, ont constaté que la quantité d'acide carbonique exhalée par les grenouilles était plus considérable à la lumière que dans l'obscurité, et, malgré les recherches contradictoires de Bidder et Schmidt, il est difficile d'admettre que cette suractivité de la nutrition soit due uniquement à l'action de la lumière sur l'organe visuel.

Je dois dire cependant que dans les expériences de Speck, faites sur lui-même, cette influence de la lumière sur la nutrition ne s'est pas manifestée, pas plus que l'influence attribuée aux divers rayons du spectre. Les variations dans l'absorption d'oxygène et l'élimination d'acide carbonique étaient simplement dues aux variations de la ventilation pulmonaire.

Quoique l'influence physiologique de l'exposition à la lumière ait été peu étudiée scientifiquement, cette influence ne peut cependant être niée et l'insolation a été préconisée par quelques médecins dans certains cas de débilité et dans quelques maladies. Mais c'est surtout sur l'organe visuel que se montre dans toute son énergie l'action de la lumière ; ainsi chez les animaux qui vivent dans une obscurité complète dans les cavernes souterraines de la Garniole et du Tyrol, les organes visuels manquent complètement {Hélix Ilauffenii, etc.) ou sont tout à fait rudimentaires {Proteus anguinus). Le même fait a été observé dans les draguages du Challenger sur un grand nombre d'espèces vivant dans les profondeurs de la mer. Un exemple frappant de l'influence de la lumière sur le développement de l'œil est fourni par un crustacé marin, YElhusa granulata ; à la surface de la mer il a des organes visuels bien conformés; entre 110 et 370 brasses, les yeux sont encore portés par un pédoncule mobde, mais ils sont remplacés par une masse calcaire arrondie ; enfin entre 500 et 700 brasses, le pédoncule se change en un appendice pointu et immobile qui sert de rostre. Du reste chez les animaux nocturnes, la rétine a une structure particulière (voir Vision).

Dans cette action de la lumière sur les êtres vivants, tous les rayons du spectre n'ont pas la même part d'influence. Ainsi ce sont surtout les rayons rouges et jaunes qui produisent la formation de la chorophylle et l'élimination de l'oxygène parles parties vertes. L'héliotropisme au contraire et les mouvements des feuilles paraissent plutôt déterminés par la lumière bleue et violette. D'après les recherches de Bert, les rayons jaunes et rouges sont sans action sur les chromatophores du caméléon, tandis que les rayons bleus et violets produisent rapidement un changement de coloration. G. Bouchard a constaté aussi que, dans les phénomènes déterminés sur la peau humaine par l'insolation, la plus grande part revient aux rayons bleus et violets (1).

(1) W. Engelmann a observé qu'une espèce de bactérie [B. pholometricum) restait immobile dans l'obscurité, et présentait des mouvements très vifs à la lumière. Ces mouvements présentent leur maximum d'activité dans les rayous jaunes (raie D du spectre) Beaunis. — Physiologie, 3c édition. I. — 3

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Quantaux rapports «le la lumière avec la distribuliuii géographique ou topographique des espèces animales, on ne sait rien de précis.