PREMIÈRE SECTION

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Par leur aspect, par leur texture, par leurs propriétés, les substances qui entrent clans la composition clés êtres organisés, plantes et animaux, se séparent complètement des corps appartenant au monde minéral ; et cependant, quand on les soumet à l’analyse, on s’assure que toutes ces matières organiques sont produites par des combinaisons en proportions diverses de quatre éléments ou corps simples de nature minérale : l'oxygène, l’azote, le carbone, et l’hydrogène. — L’oxygène et l’azote, mélangés clans des proportions déterminées, forment l’«/r, cette masse gazeuse qui nous enveloppe de toutes parts. — Le carbone, si abondant dans le corps de tous les êtres vivants, est identique à celui que nous brûlons dans nos foyers ; combiné avec l’oxygène, il

produit un gaz irrespirable, Y acide carbonique, répandu en très-grande quantité dans la nature, et partie constituante de notre atmosphère. — L’eau, si longtemps considérée comme un élément, est en réalité un composé d’hydrogène et d’oxygène ; enfin, en se combinant avec l’azote, le gaz hydrogène donne

naissance à V ammoniaque, dont on retrouve norma- *

lement des traces dans l’atmosphère et qui forme la base de tous les engrais. — Ajoutons enfin que le sol contient tout formés les sels minéraux, qui jouent un rôle si important dans la nutrition des êtres organisés ; c’est aussi de cette source que proviennent le soufre et le phosphore qui entrent en proportions variables, mais nécessaires, dans la composition de certaines matières azotées.

Il reste donc établi que la terre, l’air, l’acide carbonique, l’eau et l’ammoniaque contiennent tous les principes élémentaires nécessaires pour constituer les tissus, les organes des êtres vivants et toutes les substances organiques et minérales tenues en suspension ou en dissolution dans leurs sucs propres.

Par ses racines et par ses feuilles, la plante fait de continuels emprunts à la terre et à l’atmosphère ; ces deux grands réservoirs de matière minérale lui fournissent tous les éléments nécessaires à son développement, sous forme d’eau, de sels minéraux, d’oxygène, d’acide carbonique et d’ammoniaque. Dans les parties vertes du végétal et sous /’ influence

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de la lumière solaire , l’acide carbonique est attaqué, réduit; son oxygène est rendu à l’atmosphère, tandis que son carbone est engagé dans de nouvelles combinaisons avec les éléments de Peau et de Pammoniaque. Par ce travail intérieur, la plante fabrique de toutes pièces ses tissus et ses sucs propres ; avec ces matériaux de nature minérale, elle produit les substances organiques, telles que l’amidon, les huiles, les sucres, les gommes, etc., qui ne se composent que d’oxygène, de carbone et d’hydrogène, et ces matières organiques plus complexes qui, telles que le gluten, contiennent à la fois de l’oxygène, du carbone, de l’hydrogène et de l’azote. — Depuis l’humble mousse fixée aux flancs des rochers, jusqu’aux végétaux élégants qui sont l’ornement de nos serres et de nos jardins, jusqu’aux arbres gigantesques de nos forêts, toute plante est donc un laboratoire de synthèse organique en activité tant que le soleil la réchauffe et l’anime de ses rayons. — En résumé, emprunter à la terre et à l’atmosphère des matériaux de nature minérale, les modifier, les décomposer, engager leurs éléments dans des combinaisons de plus en plus complexes, fabriquer ainsi de la matière organique, telle nous apparaît la véritable fonction de la plante.

L’observation démontre, en effet, que les matériaux utilisés par la plante pour se constituer et s’accroître sont tous minéraux et fournis par le sol et

l’atmosphère. Ce sont : de l’eau, des sels minéraux, des bases minérales, de l’oxygène, de l’acide carbonique, de l’ammoniaque. Avec les éléments de ces substances minérales la plante forme :

\° Les principes azotés ou albuminoïdes : albumine, fibrine, caséine végétales, glutine, légumine, amandine, caféine, théine, théobromine, etc.;

2° Les matières organiques moins complexes et qui ne contiennent pas d’azote : la cellulose ; les principes amyloïdes, amidons, fécules, lichénine, inuline, dextrine ; les principes sucrés, glycose, sucre de canne, sucre de fruits ; les gommes arabique, adragante, etc. ; les matières pectiques, pectose, pectine, etc. ; les huiles fixes d’olives, d’amandes douces, de noix, de lin, etc.; les graisses végétales ; les beurres de cacao, de muscade, de coco, etc.; les diverses cires végétales.

Indépendamment de ces substances qui servent de matières alimentaires aux animaux, les plantes contiennent encore:

1° Des matières organiques formées de toutes pièces, les unes azotées, les autres non azotées : les alcaloïdes, la chlorophylle, les substances colorantes, les huiles volatiles et essentielles, les acides organiques combinés avec les alcaloïdes ou avec des bases minérales ;

2° De l’eau et des sels minéraux que le végétal trouve tout formés dans le sol.

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Soumis à des conditions d’existence et de développement différentes de celles de la plante, l’animal contracte de tout autres rapports avec le monde extérieur. Il emprunte à l’air ambiant de l’oxygène qui pénètre par ses surfaces respiratoires et se mêle à son sang ; il trouve, dans cette masse de matières organiques accumulées dans les végétaux, un dépôt tout préparé d’avance de substances alimentaires.

L’animal s’empare de ces matières organiques, les modifie par la digestion, les absorbe, les fait pénétrer dans ses vaisseaux, où elles se trouvent en présence de l’oxygène introduit par les voies respiratoires. Une partie de ces aliments reste dans l’économie, sert au renouvellement des tissus, remplace les éléments usés par le jeu des organes et qui, devenus impropres à l’entretien des fonctions, doivent être rejetés au dehors ; le reste est attaqué par l’oxygène, soumis à une combustion lente, et finalement rendu au monde extérieur sous forme d’eau, d’acide carbonique, d’azote et de matières azotées de composition simplifiée. Ajoutons d’ailleurs que, si nous trouvons, dans les liquides et les tissus des animaux, des matières organiques spéciales qui n’existent pas dans les végétaux, ces substances n’ont pas été formées là de toutes pièces, mais dérivent toutes, par voie de simplification, des aliments empruntés au règne végétal .

L’oxygène emprunté à l’atmosphère par les sur-

faces respiratoires, et les éléments nutritifs fournis par les substances alimentaires élaborées dans les voies digestives, se mêlent dans le sang aux produits de la désassimilation, destinés à être rejetés hors de l’économie. Il suffit d’un coup d’œil rapide jeté sur la composition de ce liquide, à la fois réparateur et épurateur, pour saisir l’ensemble des modifications que l’animal fait subir aux matières organiques préparées par les végétaux. L’analyse permet de constater dans le sang :

1° Des principes albuminoïdes : albuminose, albumine, fibrine, caséine, hémato-globuline. — Ces substances sont plus spécialement destinées à la rénovation des tissus des animaux, et fournissent aussi les principes azotés caractéristiques des sécrétions récrémentitielles. — Les albuminoïdes peuvent être brûlés directement dans les capillaires généraux, ou après avoir été préalablement incorporés à la trame organique. Une combustion complète les ramène à l’état d’eau, d’acide carbonique et d’azote. Plus généralement ces substances albuminoïdes n’éprouvent qu’une combustion incomplète et sont transformées en urée, acide urique, acide hippurique, créatine, créatinine, acide sudorique, acide inosique, etc., tous produits azotés éliminés presque en totalité par les reins, et en très-faible proportion parla peau.

2° Des principes gras : oléine, margarine, stéarine, cholestérine, séroline, matière grasse phosphorée,

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oléates, margarateset stéarates de soude. — Ces matières grasses servent surtout à la calorification, sont brûlées dans le torrent circulatoire et ramenées à l’état d’acide carbonique et d’eau ; elles peuvent aussi éprouver une combustion incomplète et fournir des produits intermédiaires : acides acétique, butyrique, formique, valérique, etc., éliminés surtout par la peau. — Les principes gras ne sont pas tous ainsi détruits ; ils sont en partie retenus dans l’économie, soit pour former dans le tissu adipeux des dépôts de matières combustibles, soit pour entrer dans la composition de certains tissus, et en particulier du tissu nerveux si riche en phosphore et en matières grasses.

3° Des principes sucrés : Dextrine, glycose. — Comme les matières grasses, les sucres sont essentiellement des éléments respiratoires. La combustion complète les transforme en acide carbonique et en eau. Les substances sucrées fournissent aussi des produits dérivés : le sucre modifié, l’inosite qu’on rencontre dans les muscles, l’acide lactique qui, combiné à la soude, s’échappe par la peau ou est transformé en carbonate alcalin par une combustion complète. — Dans l’économie, les sucres peuvent être transformés en matière grasse. — Enfin, M. Rouget a démontré que le principe sucré peut jouer le rôle d’élément réparateur et que, transformé en zooamiline ou matière glycogène, il prend part

à la formation et à la constitution des cellules organiques et de certains tissus animaux.

M. C. Schmidt a signalé, dans le manteau des tuniciers et dans les ascidies, la présence d’une substance ternaire de même composition que la cellulose, qu’il a appelée la tunicine . M. Berthelot, en traitant cette matière par l’acide sulfurique concentré et en soumettant le liquide étendu d’eau a l’ébullition, a transformé la tunicine en glucose fermentescible.

Ajoutons enfin, que les boissons et les aliments solides empruntés au règne végétal fournissent à l’animal l’eau et tous les sels minéraux nécessaires au jeu de ses fonctions et à la constitution de ses tissus et de ses humeurs1.

Il résulte évidemment de cette étude comparative que la faculté d’agir directement sur la matière minérale, de la faire passer par cette série de combinaisons successivement plus compliquées qui la transforment en matière organique, appartient exclusivement au végétal — L’animal se nourrit de substances organiques, les brille, leur fait parcourir, en sens inverse, la série des modifications accomplies dans le végétal, les simplifie graduellement et les ramène à leur état minéral primitif; — Ainsi se trouve nettement défini le rôle de la matière dans les manifes-

4 Voy. aux Documents, I.

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tâtions si diverses de la vie. Entraînée dans une véritable circulation, elle change sans cesse de forme et de place sans jamais rien perdre de son poids ; à l’état minéral, elle est empruntée à la terre et à l’atmosphère par la plante, qui l’organise ; ainsi transformée en principes alimentaires, elle pénètre dans l’animal, qui la modifie à son tour, la ramène à sa forme primitive, et la restitue au monde extérieur.

Lavoisier avait de bonne heure compris toute l’étendue et toute l'importance des rapports du règne organique et du règne minéral ; ses vues à ce sujet sont consignées dans le programme d’un prix proposé pour 1794, par l’Académie des sciences1,

« Les végétaux, dit-il, puisent dans l’air qui les environne, dans l’eau et en général dans le règne minéral, les matériaux nécessaires à leur organisation»

« Les animaux se nourrissent ou de végétaux ou d’autres animaux, qui ont été eux-mêmes nourris de végétaux; en sorte que les matériaux dont ils sont formés sont toujours, en dernier résultat, tirés de l’air et du règne minéral.

« Par quels procédés la nature opère-t-elle cette circulation entre les trois règnes ? Comment parvientelle à former des substances fermentescibles, com-

1 Histoire de l Académie des sciences, 1 ^ 80, p. k2i.

bustibles 1 et putrescibles, avec des matériaux qui n’ont aucune de ces propriétés ?

« La cause et le mode de ces phénomènes ont été jusqu’à présent enveloppés d’un voile presque impénétrable. On entrevoit cependant que, puisque la putréfaction et la combustion sont les moyens que la nature emploie pour rendre au règne minéral les matériaux qu’elle en a tirés pour former des végétaux et des animaux, la végétation et l’animalisation doivent être des opérations inverses de la combustion et de la putréfaction.

« C’est dans toute l’étendue du canal intestinal que s’opère le premier degré d’animalisation, ou la conversion des matières végétales en matières animales. Les aliments reçoivent une première altération dans la bouche par le mélange avec la salive; ils en reçoivent une seconde dans l’estomac par leur mélange avec le suc gastrique; ils en reçoivent une troisième par leur mélange avec la bile et le suc pancréatique. Convertis ensuite en chyle, une partie passe dans le sang, pour réparer les pertes qui s’opèrent continuellement par la respiration et la transpiration; enfin la nature rejette, sous forme

1 « Il est très-remarquable que les substances minérales combu$~ iibles se trouvent le plus souvent bridées , ou au moins engagées dans des combinaisons où elles sont peu combustibles , et que les végétaux les séparent et sc les approprient pour former leurs matières inflammables. » (Cette note si remarquable est aussi de Lavoisier.)

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d’excréments, tous les matériaux dont elle n’a pu faire emploi. Une circonstance remarquable, c’est que les animaux qui sont dans l’état de santé, et qui ont pris toute leur croissance, reviennent constamment chaque jour, à la fin de la digestion, au meme poids qu’ils avaient la veille, dans des circonstances semblables; en sorte qu’une somme de matière égale à ce qui est reçu dans le canal intestinal se consume et se dépense, soit par la transpiration, soit par la respiration, soit enfin par les différentes excrétions. »

Comprenant que le sujet est trop vaste pour un sujet de prix, Lavoisier engage les compétiteurs à fixer spécialement leur attention sur le rôle du foie et de la bile. Il est curieux de voir avec quelle sûreté et quelle puissance d’intuition il analyse les fonctions connues et il signale les fonctions probables du foie.

« L’Académie , ajoute-t-il , ne croit pas devoir présenter aux concurrents tout ce plan de travail sur l’animalisation pour le sujet d’un seul prix; elle sait qu’il exige une suite immense de recherches, qui ne sont peut-être pas susceptibles d’être faites par un seul homme, et surtout dans le temps qu’elle peut fixer pour ce concours ; elle a donc cru qu’elle pouvait choisir un des principaux traits de l’animalisation, et, dans l’intention de les parcourir les uns après les autres, elle a d’abord fixé

son attention sur l’influence du foie et de la bile.

« On sait que le foie occupe une grande place dans le corps de l’homme et des animaux; qu’une partie du système vasculaire abdominal est destinée à ce viscère; que le sang y est disposé d’une manière particulière pour la sécrétion de la bile; que l’écoulement de cette humeur doit se faire avec constance et régularité pour l’intégrité de toutes les fonctions; que le foie existe dans tous les ordres d’animaux, jusqu’aux insectes et aux vers; qu’il est ou accompagné ou destitué de vésicule du fiel, suivant la nature de ces êtres; qu’il y a des rapports essentiels entre la rate, le pancréas et le foie : voilà les premières données que l’anatomie offre depuis longtemps aux spéculations des physiologistes; mais elles ont été jusqu’à présent presque stériles en applications : on s’est presque uniquement borné à considérer les Usages de la bile dans la digestion, Cependant, des découvertes récentes sur la nature de cette humeur et de sa partie colorante, sur les concrétions biliaires, sur le parenchyme du foie, sur la composition huileuse de ce viscère, appellent toute Inattention des physiciens. Il est facile de prévoir qu 'outre la sécrétion de la bile , ou plutôt qu’avec la sécrétion de la bile, un appareil organique aussi important par sa masse, par ses connexions, par sa disposition vasculaire, que l’est celui du foie, remplit un système de fonctions dont

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la science n’a point encore embrassé l’ensemble.

« L’Académie apprécie l’étendue de ce sujet; mais elle connaît en même temps les succès des sciences modernes; elle connaît le zèle de ceux qui les cultivent, et qui sont destinés à en agrandir le domaine; elle est persuadée qu’il est temps d’aborder les questions compliquées que présentent les phénomènes de l’économie animale, et que c’est de la réunion des efforts de la physique , de l’anatomie et de la chimie qu’elle peut se promettre maintenant la solution de ces grandes questions. »

En même temps qu’elle inspire l’admiration la plus profonde pour le génie de Lavoisier, la lecture de ces pages éloquentes montre combien il est regrettable que, entraînés par l’autorité de Bichat, les physiologistes se soient si longtemps pcartés de la voie féconde si largement ouverte devant eux par l’immortel créateur de la chimie.

Dans leurs rapports avec l’atmosphère, le végétal et l’animal sont donc en antagonisme continuel. — La plante emprunte incessamment de l’acide carbonique à l’air, le décompose, retient son carbone, s’en nourrit et lui rend un volume égal d’oxygène. Sous l’influence de la végétation, l’atmosphère tend donc à se dépouiller de tout son acide carbonique et à devenir plus riche en oxygène. — L’animal, au contraire, s’empare de l’oxygène de l’air, le combine avec les matériaux or-

ganiques de son sang, et exhale par ses surfaces respiratoires un volume à peu près équivalent d’acide carbonique. L’observation pouvait seule nous faire connaître le résultat final de ces actions incessantes et antagonistes. Or, les belles recherches de MM. Dumas et Boussingault et de leurs élèves nous ont démontré que la composition de l’atmosphère est sensiblement la même sur tous les points du globe, et que si les proportions de ses trois principes fondamentaux (oxygène, azote, acide carbonique) ne sont pas rigoureusement constantes, elles n’éprouvent que des oscillations comprises dans des limites extrêmement restreintes. Le développement et la distribution des êtres organisés sont donc arrivés à un état tel, que l’action comburante des animaux contre-balance l’action réductrice des végétaux; de la simultanéité de ces deux activités, résulte l’équilibre mobile dans lequel se maintient la composition de notre atmosphère1.

Il n’en a certainement pas toujours été ainsi. — La plante languirait dans une atmosphère riche en oxygène et qui ne lui fournirait pas la quantité d’acide carbonique nécessaire à son développement; sans surcharger l’air ambiant d’une quantité d’acide carbonique assez considérable pour compromettre l’existence des animaux, il suffirait d’augmenter la

Yoy. aux Documents, II.

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proportion actuelle de ce gaz pour surexciter l’activité de la végétation. Ces faits, dont l’expérience de tous les jours nous démontre l’exactitude, ont éclairé d’une vive lumière l’histoire des premières manifestations de la vie à la surface de notre planète.

A l’origine des choses, notre terre était un globe incandescent circulant dans l’espace; après plusieurs milliers de siècles de refroidissement graduel, elle se recouvrit d’une couche solide, et les eaux, jusque-là suspendues dans l’atmosphère, se précipitèrent à sa surface. La géologie ne laisse aucun doute à ce sujet ; la distribution et l’étendue relative des eaux et des continents n’étaient pas à ces époques reculées ce qu’elles sont de nos jours; la terre ferme était constituée par des archipels disséminés dans une mer immense. La croûte solide n’avait encore qu’une faible épaisseur et n’offrait qu’une faible résistance aux réactions de la masse intérieure incandescente, s’entr’ouvrait facilement et se prêtait à l’établissement de nombreux volcans dont les bouches vomissaient des torrents d’acide carbonique dans une atmosphère très-humide que l’action du feu central entretenait à une température élevée et à peu près uniforme de l’équateur aux pôles. a : ,

Dans ces conditions, si favorables à la végétation, la terre se couvrit d’immenses forêts d’arbres

sans fleurs et au large feuillage, parmi lesquels nous nous contenterons de signaler ces fougères arborescentes qu’on ne rencontre plus qu’exceptionnellement dans les régions à température modérée et qui ne se développent en grande abondance que dans les climats chauds et humides des îles intertropicales. Des recherches incomplètes avaient conduit à admettre qu’à ces. époques reculées, l’air était trop chargé d’acide carbonique pour permettre aux animaux d’exister, La géologie a rectifié cette erreur longtemps accréditée; elle a montré que le règne animal est contemporain du règne végétal. Les premiers animaux se développèrent au sein des mers. Les forêts, à leur tour, se peuplèrent d’animaux à respiration aérienne, d’insectes et de reptiles aux formes étranges, dont les restes ont été retrouvés mêlés à ceux des végétaux fossiles.

Cependant les vastes et puissantes forêts dont la terre était recouverte exerçaient sur l’air une action énergique et modifiaient profondément sa composition. Elles lui empruntaient incessamment son acide carbonique, lui rendaient un volume égal d’oxygène et fixaient le carbone dans leur intérieur; elles épuraient ainsi graduellement l’atmosphère et créaient autour d’elles des conditions plus favorables au développement des animaux. Ces arbres primitifs ont successivement disparu : en-

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tassés sur place, ou arrachés par des courants et entraînés jusqu’aux embouchures des grands fleuves, enfouis profondément dans le sol, ils ont subi des modifications analogues à celles qui transforment en tourbe les plantes de nos jours. C’est ainsi que, par l’intermédiaire de ces forêts primitives, le carbone, d’abord si abondamment répandu dans l’atmosphère, est passé dans le sein de la terre et est venu constituer ces vastes dépôts de matière combustible, connus sous le nom de houillères , dont l’homme a su se faire un si puissant auxiliaire pour développer son industrie et étendre sa domination sur le monde extérieur.