CHAPITRE II

ÉLÉMENTS DU COlîPS HUMAIN

Ces éléments sont au nombre de quinze. Ce sont : l'oxygène, l'hydrogène, le carbone, l'azote, le soufre, le phosphore, le chlore, le fluor, le silicium, le sodium, le potassium, le calcium, le magnésium, le fer et le manganèse. A ces éléments fondamentaux et constants on peut ajouter d'autres éléments accessoires qui se rencontrent presque toujours dans l'organisme, sans cependant y entrer d'une façon nécessaire. Tels sont le lithium, le cuivre et le plomb

Oxygène 0-.

L'oxygène existe dans l'organisme sous plusieurs états.

{"Il est un des éléments constituants de presque toutes les substances quon rencontre dans l'organisme. Il n'y a pour s'en convaincre qu'à parcourir la liste placée à la fm du livre deuxième. A ce point de vue, il est facile de citer celles dans lesquelles il fait défaut. Ce sont quelques sels : chlorures de sodium, de potassium et d'ammonium, fluorure de calcium; sulfocyanure de potassium; quelques principes existant dans l'intestin, indol, scatol, pyrrol, etc. Partout ailleurs il se rencontre comme élément constituant (sels organiques et inorganiques, eau, principes ternaires, albuminoïdes, etc.).

L'état dans lequel il se trouve dans les composés organiques et les groupements auxquels il appartient dans ces composés présentent de l intérêt non seulement au point de vue chimique, mais encore au point de vue physiologique. Les plus connus de ces groupements sont l'hydroxyle OH, le carboxyle, CO, le groupe CO.OH caractéristique des acides, les groupes CH-.OH, CH. OH, C.OH, caractéristiques des alcools primaires, secondaires et tertiaires, l'acide c^ anique COAzH, etc. Quoique leur étude ne soit pas très avancée surtout au point de vue physiologique, ces groupements ne représentent pas seulement des fonctions chimiques, mais très probablement de véritables fonctions physiologiques. C'est ainsi que l'hydroxyle OH imprime un caractère toxique à certains composés, comme le phénol, lamorphine Stolnikow).

'"1" L'oxygène existe à l'état de combinaison lâche avec la matière colorante du sang et constitue \'oxy-hémoglobine des globules rouges. L'étude de cette combinaison sera faite avec celle de l'hémoglobine.

(1) Pour tout ce qui concerne la théorie atomiqui', voir les traités généraux de chimie et en particulier : Wiu tz, la Théorie atomique. 1878: vuir aussi pour les critiques de la théorie atomique : Hei'thelol. la S)/?if/)èse vliiiiiiqup, 187G.

ÉLÉMENTS DU CORPS HUMAIN

3° L'oxygène existe à tétat de dissolution simple dans le plasma du sanj^et de la lymphe et peut-être dans tous les liquides de l'organisme. Cependant Hoppe-Seyier, en se servant de l'hémoglobine comme réactif de l'oxygène, n'a pu constater sa présence dans la bile et dans l'urine (urine de chien prise dans l'urèthre). A l'état de dissolution, l'oxygène suit les lois physiques de l'absorption des gaz (voir : Sang). On s'est demandé si l'oxygène existait à l'état libre dans les tissus; il est probable que cet oxygène se trouve en dissolution dans le plasma lymphatique dans lequel sont plongés les éléments de ces tissus.

4° A l'état de gaz libre, l'oxygène se rencontre dans les voies aériennes (et leurs dépendances) et dans le tube intestinal. L'oxygène des voies aériennes provient de l'air inspiré; celui du tube digestif provient de l'air ingéré avec les aliments et les boissons; il s'y trouve toujours en petite quantité.

État de l'oxygène dans le sang et les tissus. — D'après certains auteurs, l'oxygène ?e trouverait dans le sang et dans les tissus, non pas à l'état d'oxygène ordinaire, indifférent, 0^ mais à l'état d'oxygène actif, d'o2one, 0^ Celte question, que je ne fais qu'indiquer ici, sera discutée à propos du sang et de l'hémoglobine.

D'après lloppe-Seyler, l'oxygène dans l'organisme se trouverait à l'état d'oxygène indifférent 0'^, mais il acquerrait en présence de l'hydrogène à l'état naissant d'énergiques propriétés oxydantes; c'est ce qu'il appelle Yactivation de l'oxygène. Traube interprète autrement les faits d'Hoppe- Seyler; pour lui, l'hydrogène à l'état naissant s'unirait d'abord à l'oxygène indifférent, 0", pour former de l'eau oxygénée, et c'est cette eau oxygénée qui déterminerait les oxydations. Cette question sera examinée dans le cha- I)itre des oxijdations dans l'organisme.

Rôle physiologique de l'oxygène. — L'oxygène est nécessaire à la vie de l'animal et à celle de la plante. Certains organismes inférieurs paraissent faire exception à cette règle et ont reçu le nom 6! anaérobics (Pasteur) par opposition avec les aé?'o^'«es. Les anaérobies ont cependant, comme les autres, besoin d'oxygène, mais au lieu de prendre cet oxygène à l'air ou à l'eau dans laquelle il est dissous, ils l'empruntent à des combinaisons oxygénées qu'ils détruisent (voir : Fermentations). On peut donc dire d'une façon générale que l'oxygène est essentiel à la vie et cette loi ne peut être infirmée par des exceptions apparentes. Ce qui est vrai, c'est que certains actes vitaux peuvent se produire en l'absence de l'oxygène; ainsi PlUiger en plaçant des grenouilles dans une atmosphère complètement dépourvue d'oxygène (azote et vapeurs de phosphore) a vu continuer l'élimination d'acide carbonique et les contractions musculaires.

Le rôle essentiel de l'oxygène résulte de son afhnité pour les substances organiques. Grâce à cette affinité, il oxyde ces substances et c'est à ces phénomènes d'oxydation que se rattache la production de chaleur, de travail musculaire et d'innervation, en un mot toute la production des forces vives de l'organisme. La question de savoir où se font ces oxydations, dans

le sang ou dans les tissus, et dans quelle proportion elles contribuent aux actes intimes de la nutrition, sera traitée plus loin ; il suffira ici de les mentionner et d'en constater Timportancc.

Les oxydations intra-organiques portent sur les albuminoïdes, les graisses, les hydrocarbonés, etc., et donnent lieu à une série de produits d'oxydation qui se retrouvent dans les excrétions. Ces produits ultimes sont pour les albuminoïdes : l'eau, l'urée et l'acide carbonique; pour les hydrocarbonés et les graisses : l'eau et l'acide carbonique, et ces différents produits sont éliminés par les diverses voies d'excrétion, poumons, reins, etc.

La théorie de la combustion directe par l'oxygène des substances organiques du corps vivant a cependant perdu du terrain dans ces derniers temps et on tend à lui substituer de plus en plus une théorie basée sur les dédoublements chimiques. Dans cette hypothèse la chaleur et les forces vives de l'organisme seraient produites par un processus analogue h. celui des fermentations, et l'oxygène interviendrait plutôt comme agent d'excitation que comme agent d'oxydation dans les phénomènes de la vie (voir le chapitre : Rénclions chimiques dans l'cu'ganisme vivant; et le chapitre Fermenlations).

Pour ce qui concerne l'action toxique de l'oxygène par l'augmentation de pression, voir : Action des milieux; pression atmosphérique.

Nous introduisons par jour dans l'organisme environ 930 grammes d'oxygène, provenant d'une part de l'air inspiré (730 grammes), d'autre part des aliments et des boissons (200 grammes), et nous en éliminons une ipiantité correspondante par les diverses voies d'excrétion (peau, poumons, etc.).

Bibliographie. — Voir : Or y dations dans l'orf/anistne.

Hydrogène H-.

L'hydrogène se rencontre dans l'organisme sous plusieurs états.

1° Il entre dans la constitution de toutes les substances organiques du corps (graisses, hydrocarbonés, albumino'ides, acides organiques, produits de déchet, azotés et non azotés, etc.) et dans un certain nombre de composés inorganiques, eau et sels.

Les groupements dans lesquels se trouve engagée la molécule d'hydrogène ne sont pas encore bien connus, il en est cependant quelques-uns dont l'existence est incontestable, tels sont l'hydroxyle, OH, les radicaux acides ou alcooliques, les' groupements carbnrés CH, CH-, CFI'^ C«H®, les groupements azotés, AzH, AzH-, AzH^, Az^H^ (cyanamide), CAzH, CAz^H (cyamide), CO.AzH (ac. cyanique), elc. On retrouvera ces groupements dans la physiologie spéciale des divers principes constituants de l'organisme.

2"" A l'état de dissolution, l'hydrogène n'a été rencontré que dans un liquide pathologique, le pus. On a signalé sa présence dans le sang veineux ; il proviendrait, dans ce cas, de l'hydrogène de l'intestin, absorbé par le sang pour être éliminé par les poumons et par la peau.

3" A iétat de liberté, lliydrogène a été trouvé en très petite quantité dans

ÉLÉMENTS DU CORPS HUMAIN. <>•'

l'air expiré; mais il se rencontre surtout dans le tube intestinal. Chevroul donne les chiflVes suivants : estomac, 3,55 p. 100: intestin grêle, 5,4 à 11,0; gros intestin, 7,5. Sa présence dans l'estomac n'a pu être constatée par d'autres chimistes. Sa proportion dans le gros intestin augmente par le régime lacté; elle est au minimum après l'ingestion de viande. Pettenkofer l'a trouvé dans les produits gazeux de la perspiration cutanée.

Origine et mode de formation de l'hydrogène dans l'organisme.

— A lélat de liberté l'hydrogène parait être un produit de décomposition chimique et est dû probablement à une fermentation butyrique du contenu de l'intestin; il passe dans le sang, et de là dans les produits de la respiration et de la perspiration cutanée (voir : Fermentations) . En outre, il est très |)robable qu'une certaine quantité d'hydrogène est formé et mis en liberté dans les phénomènes chimiques qui se passent dans l'intimité des tissus. Un sait, en effet, que certaines cellules anaérobies peuvent dégager de l'hydrogène à l'état gazeux. Cet hydrogène à l'état naissant aurait un pouvoir réducteur bien plus énergique que l'hydrogène ordinaire et d'après lloppe-Seyler, comme on l'a vu dans le paragraphe précédent, servirait à activer l'oxygène de façon que l'hydrogène jouerait ainsi un rôle très important dans les actions chimiques de la nutrition. On sait que l'hydrogène' condensé par les métaux et en particulier par le palladium {hydrogenium de Graham) aies propriétés de l'hydrogène à l'état naissant (1) et on a pu ainsi étudier facilement son action sur un grand nombre de composés organiques (voir Réactions chimiques dans l'organisme vivant).

Le rôle physiologique de l'hydrogène dérive des considérations précédentes. Il est à la fois un élément constituant, indispensable de l'organisme, et un agent de décompositions chimiques et par conséquent un facteur, direct ou indirect, de la désassimiiation nutritive.

Nous introduisons par jour dans notre organisme avec nos aliments et nos boissons environ 40 grammes d'hydrogène et une quantité correspondante est éliminée par les diverses voies d'élimination de l'organisme.

Ilibliog^raphie. — \oir ; Réactions chimiques dans l'organisme vivant: liéductions: Fermentations.

Carbone C.

Le carbone entre dans la constitution de toutes les substances organiques du corps sans exception, substances azotées ou non azotées, et de tous les éléments simples du corps; c'est lui qui y entre dans la plus forte proportion, 50 p. 100 environ de l'organisme desséché. Par la distillation sèche tous les tissus animaux se transforment, avec ou sans fusion préalable, en char-

(1) En réalité, cette hypothèse de l'état naissant est devenue inutile depuis h>s l echerchos de thermo-chnnie de lîerthelot; il y a simplement dégagement de chaleur, d'après le pnnape du Iravad nuuimum posé par IJerthelot : tout travail chimiqu,^ accompli sans Imtervention dune énergie étrangère tend vers la production du corps ou du système de corps qui dégage le plus de chaleur. ^

bon, en abandonnant des produits volatils (gaz, liquides, solides) qui se condensent par le refroidissement.

Les groupements dans lesquels est engagé le carbone dans les composés organiques soul très nombreux et de la plus haute importance au point de vue de la chimie physiologique. Avec l'oxygène, il donne le carboxyle CO, avec l'hydrogène, les divers radicaux carbures C"H" et le noyau aromatique ^(H®), avec l'azote le radical cyauique CAz; en s'unissant à plusieurs de ces corps simples, il donne des groupements plus compliqués, CO.OH, COH, CH.OFI, CH-,OH déjà indiqués à propos de l'oxygène et de l'hydrogène, GAzH, CAz-H (cyamide), GAz-H- (cyanamide), (^OAzH (acide cyanique), etc.

Il fait partie des gaz acide carbonique et hydrogène carboné, qu'on rencontre à l'état libre ou à l'état de dissolution dans l'organisme et qui seront étudiés plus loin. Il entre enfin dans la constitution des carbonates qui se rencontrent soit à l'état de dissolution, soit à l'état solide dans les liquides et les tissus.

Le rôle physiologique du carbone n'a pas besoin d'être développé et ressort suffisamment des considérations précédentes. On le retrouvera du reste à chaque paragraphe de la chimie de la nutrition.

Nous introduisons par jour avec nos aliments environ 280 grammes de carbone, et la plus grande partie du carbone correspondant qui sort de l'organisme est éliminée à l'état d'acide carbonique par la respiration.

IBibliog^rapliie. — Voir : Acide carbonique, Hydrogène carboné, Respiration, Nutrilion.

Azote Az.

L'azote se trouve dans l'organisme sous les étals suivants :

Il entj'e dans la constitution de tous les tissus animaux et de la plupart des liquides de l'organisme. Il faut distinguer à ce point de vue les substances constituantes proprement dites qui font partie intégrante des tissus, comme l'albumine et les albuminoïdes, la lécithine, l'hémoglobine, etc., et les produits azotés dérivant de ces substances. Dans tous ces composés organiques, la molécule d'azote semble être unie à l'hydrogène et au carbone et non à l'oxygène; les groupements hydrogénés et carbonés de l'azote ont du reste été mentionnés dans les paragraphes consacrés au carbone et à l'hydrogène.

2° A l'état de combinaison avec l'oxygène, il forme des nitrates et des nitrites dont quelques auteurs ont constaté l'existence dans l'urine.

3° A l'état de liberté, l'azote existe dans les voies aériennes et dans le tube digestif et provient de l'air atmosphérique inspiré ou dégluti. Le gros intestin en contient habituellement plus que l'intestin grêle, ce qui peut tenir soit à une absorption plus intense dans l'intestin grêle, soit à une production d'azote dans l'organisme, azote qui s'éliminerait surtout par le gros intestin (voir plus loin : Formation de l'azote dans Vorganisme).

.40 A l'état de dissolution, l'azote se rencontre en très petite proportion dans tous les liquides de l'organisme et provient de l'air atmosphérique introduit par la respiration ou avec les aliments.

ÉLÉMENTS DU CORPS HUMAIN. 63

Nous introduisons par jour, dans notre organisme, environ 18 grammes d'azote avec l'air inspiré, les aliments et les boissons et nous en éliminons une quantité correspondante, par les urines et les fèces, sous des combinaisons qui seront étudiées plus loin. Dans les conditions ordinaires cependant, l'équilibre parfait entre l'azote introduit et l'azote éliminé n'existe pas et il y a presque toujours un délicit d'azote, c'est-à-dire qu'on ne retrouve pas dans les excrétions (urines et fèces) l'équivalent de l'azote introduit.

L'interprétation de ce déficit d^azote a été faite d'une façon différente par les physiologistes. Voit nie ce déficit d'azote ou du moins le réduit à des proportions insignifiantes qui sont facilement couvertes parla petite quantité d'azote éliminée avec la sueur et les produits épitlermiijues. Regnanlt et Reiset ayant constate que l'air e.xpiré contient un peu plus d azote que l'air inspiré ont admis, et à leur suite Dulong, Despretz, Boussingault, etc., qu'il y avait une exhalation d'azote par les poumons, exhalation qui compenserait le déficit d'azote. Seegen et Nowak sont arrivés plus récemment aux mêmes conclusions. Mais ces expériences ont été attaquées par Volt, et H. Léo, reprenant, sous la direction de Ptliiger, les rechercl>es de Seegen et Nowak dans des conditions plus précises, a constaté que la quantité d'azote exhalée par les poumons est excessiblement faible et rentre dans les limites des erreurs expérimentales. Les mêmes conclusions peuvent s'appliquer à l'azote éliminé par la respiration à l'état d'ammoniaque (voir : Respiration). On voit que la question de la production d'azote libre dans l'organisme n'est pas encore complètement tranchée (voir aussi : Nutrition, Urée, Acide urique, Albiiminoîdes).

Cependant dans des recherches toutes récentes faites dans le laboratoire de Zuntz, Tacke a toujours trouvé une certaine quantité, très faible il est vrai, d'azote gazeux dans l'air expiré. Cette proportion d'azote augmentait notablement quand on injectait dans l'estomac une solution de nitrate ou de nilrite d'ammoniaque. Ce résultat rappelle le dégagement d'azote qui se produit quand on chauffe du nitrite d'ammoniaque, d'après l'équaUon : AzH'^ AzO- = Az^ x 2H-0. Les processus de fermentation dans l'intestin ont probablement un résultat analogue. Quant au nitrate, il est possible qu'il soit transformé en nitrite dans l'intestin par l'hydrogène à l'état naissant (1).

Proportion des gaz dans les liquides de l'organisme. — Les deux tableaux suivants donnent les quantités de gaz (C02,Az, 0, H) contenus en dissolution dans les principaux liquides de l'organisme, le premier par rapport à 100 centimètres cubes de liquide, le second par rapport à 100 centimètres cubes de gaz :

(I) Pour les procédés de dosage de l'azote, voir les traités de chimie et les mémoires spéciaux indiqués dans la bibliographie.

LIVHE DEUXIÈME. —

CHIMIE DE LA NUTRITION, CHIMIE l'il YSIOLOGIQUE.