PRÉCIS

DE

La vie, à tous les degrés de Téchelle des êtres, se manifeste par des actions chimiques indissolublement liées au fonctionnement de la vie elle-même. Tout être vivant est le siège de phénomènes d'ordre chimique qui ont concouru à la genèse de son organisme, ont assuré le plein développement de l'individu, puis la reproduction de l'espèce, enfin, après la mort, ont restitué au milieu extérieur les éléments chimiques de ses tissus. C'est là une constatation générale en biologie : elle s'applique à tous les êtres vivants de l'un et de l'autre règne sans exception, soit qu'il s'agisse d'organismes inférieurs réduits à une. cellule unique, soit qu'on envisage les agrégats cellulaires les plus compliqués, l'économie de l'homme, par exemple.

Les phénomènes chimiques qui se poursuivent chez les êtres vivants, l'étude de leur mécanisme, celle des produits que la vie met en œuvre, qu'elle transforme, assimile et rejette, constituent le domaine de la chimie biologique. Longtemps ces phénomènes ont été regardés comme les manifestations d'une activité spéciale, d'une chimie propre aux êtres vivants, tout à fait distincte de la chimie des corps minéraux ou organiques, entourée de ce mystère qui enveloppe l'origine et l'essence même de la vie.

PRÉCIS DE CHIUIE. 1

A la lumière des grandes découvertes qui ont donné, en ce siècle, un si prodigieux développement à la chimie organique, ces idées erronées ont fait place à des notions plus justes. La séparation artificiellement dressée entre la chimie générale et la chimie biologique a disparu peu à peu devant- les faits. Comment poui^ait-il en être autrement, après que Wœhler avait, en 1828, obtenu à l'aide d'un corps exclusivement organique, risocyanate d'ammoniaque, le principe immédiat le plus abondant de l'urine, l'urée ? Plus tard, Berthelot préparait de toutes pièces, en partant du charbon, de l'oxygène et de l'hydrogène, l'alcool, considéréjusqu'alors comme le produit spécial de l'activité chimique d'un être vivant, la levure de bière. La glycérine, les corps gras, la créatine, l'acide hippurique, les uréides, l'acide lactique viennent bientôt après. Plus près de nous, les synthèses de la xanthine par A. Gautier, de l'acide urique par Horbaczewski, des sucres par Fischer et ses élèves ont définitivement démontré que les principes immédiats des êtres vivants peuvent être produits, en dehors de toute action vitale, par des forces purement chimiques. L'identité est d'ailleurs parfaite entre les composés extraits de l'économie et ceux que le savant obtient dans son laboratoire, à l'aide des méthodes générales de la synthèse organique. Le glucose préparé avec le bromure d'acroléine, est bien le même glucose que celui qui existe dans le jus de raisin ou qui, dissous dans le sang, circule dans nos vaisseaux. On ne peut trouver la plus légère différence entre la stéarine de la graisse humaine et la stéarine obtenue, en vase clos et à haute température, par l'action de la glycérine sur l'acide stéarique. Qu'on la retire de l'urine ou qu'on la prépare en traitant le carbonate d'éthyle par l'ammoniaque, la carbodiamide, l'urée n'en constitue pas moins une seule et même espèce chimique. A ce point de vue, on ne saurait établir aucune ligne de démarcation précise entre le domaine de la chimie pure et les phénomènes qui ressortissent à la chimie biologique.

Il n'en est pas tout à fait de même si, au lieu de considérer les résultats, on s'attache aux réactions qui, au laboratoire ou dans l'organisme vivant, aboutissent à des* fins identiques.

De part et d'autre, les corps sont les mêmes, mais le mode d'obtention diffère, comme on le verra par quelques exemples.

Quand nos tissus fabriquent de l'urée, c'est en vertu de réactions complexes, encore mal connues, mais que nous savons pourtant être absolument différentes de quelques-uns de nos procédés de synthèse. Pour faire de l'urée artificielle, le chimiste a recours à des composés tels que le carbonate d'éthyle, qui n'existe pas dans l'économie, ou l'oxychlorure de carbone, poison violent qui ne s'y rencontre pas davantage. De même pour le glucose, dont il était question plus haut : le procédé qui nous permet de le fabriquer de toutes pièces exige la mise en œuvre d'un produit organique brome, le bromure d'acroléine, dont l'économie n'a cependant pas besoin pour assurer la glycogénie physiologique. En faisant réagir la benzamide sur Tacide monochloracétique, nous obtenons l'acide hippurique que nous préparerions du reste tout aussi bien en traitant le chlorure de benzoyle par le glycocolle argentique ? Qui ne sait que l'organisme de l'homme, pas plus que celui des herbivores, ne dispose ni de chlorure de benzoyle, ni d'acide monochloracétique, ni de glycocolle argentique ? Horbaczewski a réalisé une synthèse élégante de l'acide urique en fondant de l'urée avec l'amide trichloro-lactique, et cette synthèse, nous le verrons plus tard, éclaire la formation physiologique de lacide urique, bien que cette formation soit chez les animaux le résultat d'un processus différent où n'intervient pas l'amide trichloro-lactique, produit exclusif des laboratoires.

Un dernier exemple fera mieux saisir la différence des procédés. Quand nous ingérons du sucre de canne, de la saccharose, ce composé est d'abord dédoublé par fixation d'eau en deux molécules de glucose : la dextrose ou glucose proprement dit, et la lévulose. Ce dédoublement, nous le reproduisons très facilement in vitro par l'action simultanée de l'acide chlorhydrique dilué et d'une température voisine de + 70°. Mais ce n'est pas là le mode opératoire de l'organisme : celui-ci met en œuvre un agent spécial qui a résisté jusqu'à présent à tous les efforts de la chimie et dont l'action est inséparable de l'activité vitale : un ferment soluble.

En chimie biologique, on rencontre à chaque instant ces ferments solubles. Ce sont eux qui, sans le secours d'une température élevée, sans l'intervention de réactifs énergiques, transforment l'amidon en sucre, la saccharose en dextrose et en lévulose, l'albumine en peptone, le glycogène en glucose, l'urée en carbonate d'ammoniaque, certaines albumines du plasma sanguin en fibrine coagulée. C'est par eux que les substances alimentaires sont dédoublées, digérées, fixées, puis éliminées de l'économie ; c'est grâce à eux que la plupart des réactions chimiques s'effectuent dans l'organisme ; c'est par eux que s'explique souvent l'apparition de troubles morbides plus ou moins graves. Ce sont les agents par excellence de la chimie biologique ; ils lui donnent une physionomie propre, et tant que leur mode d'action n'aura pas été élucidé, ils justifieront la place spéciale qu'on attribue à la chimie biologique dans le groupe des sciences chimiques.

Si ce n'est par le résultat de leur action, les ferments solubles ou diastases ne ressemblent à aucun groupe d'agents chimiques. Ceux-ci d'ordinaire montrent une énergie d'autant plus grande que la température est plus élevée : il n'en est ainsi pour les diastases que jusque vers 40° ou 50'^ ; au delà, leur action se ralentit et s'arrête complètement non loin de 100®. Contrairement à ce qui se produit en chimie, des traces impondérables de fernient soluble peuvent transformer des poids de substance incomparablement plus grands, cinquante et cent mille fois supérieurs au poids de la diastase elle-même. Ces agents d'une si grande puissance sont insaisissables ; nous ne connaissons d'eux que leurs effets, et nous ne pouvons même pas affirmer qu'ils constituent de véritables espèces chimiques, au sens qu'on attache à cette expression. D'ailleurs, ce n'est pas seulement par la puissance de leur activité que les diastases se présentent à nous comme un groupe de réactifs unique dans toute la chimie ; ces corps singuliers participent, par la facilité extrême avec laquelle ils sont influencés par les divers agents physiques ou chimiques, des phénomènes de la vie. Nous verrons plus tard de nombreux exemples qui nous montreront les actions des ferments solubles soumises à des

conditions aussi complexes et aussi délicates que celles qui règlent le fonctionnement d'un être vivant; le parallélisme entre les deux ordres de phénomènes est parfois si accusé qu'on se demande si les diastases sont autre chose qu'une sorte de matière vivante susceptible de se dissoudre, et s'il n'y a pas, dans leur activité chimique, comme une forme rudimentaire de la vie, réduite à sa plus simple expression.

Quoi qu'il en soit de ces hypothèses sur la nature et le mode d'action des ferments solubles, il n'en est pas moins vrai que leur intervention suffirait à caractériser la chimie biologique, alors même qu'à un autre point de vue, cette science ne s'affirmerait pas par la nature toute particulière des problèmes que soulève un de ses principaux objets, nous voulons parler des matières albuminoïdes.

La chimie biologique commence aux albumines, à ces corps si difficiles à caractériser par des constantes précises, si prompts à se modifier sous les plus légères influences, et qui nous représentent, en somme, le degré de complication le plus élevé des édifices moléculaires. Bien des matériaux sont indispensables aux êtres vivants : les sucres, les corps gras, l'acide phosphorique, d'autres composés encore. Aucun d'eux cependant ne paraît avoir l'importance des substances protéiques : c'est la matière première de tous nos tissus sans exception, l'élément fondamental du protoplasma, le substratum chimique de la vie. De tous les problèmes biologiques la question des matières albuminoïdes est une des plus importantes ; elle contient en germe presque toutes les autres, et on peut dire, sans trop s'avancer, que le jour où l'histoire des albumines sera élucidée dans toutes ses parties, la biologie générale, la physiologie et la pathologie humaines deviendront des sciences exactes.

Pour le moment, la chimie réduite à ses seuls forces ne peut entreprendre l'étude des albumines; c'est encore un terrain commun où le chimiste et le physiologiste ont le devoir de s'eutr'aider. Si des procédés chimiques, tels que l'action prolongée des agents d'hydratation, ont donné de beaux résultats entre les mains de Schutzenberger, et fait entrevoir le plan général

du groupement moléculaire des albumines, la plupart des transformations qu'on peut faire subir à la matière protéique, celles surtout qu'il nous importe d'approfondir, reconnaissent pour cause des agents physiologiques, des réactifs que la vie seule met en action : c'est la transformation des albumines en peptones dans le tube digestif sous l'influence de deux ferments solubles, peut-être différents l'un de l'autre ;, c'est ensuite la métamorphose régressive des peptones en matières albuminoïdes que l'économie fixe, modifie, adapte à telle ou telle fonction physiologique, dont elle fait ici de l'hémoglobine, ailleurs de la caséine, un peu plus loin les éléments caractéristiques du muscle ou du tissu nerveux.

Peut-être pourrons-nous quelque jour reproduire le cycle de ces transformations; longtemps encore nous les étudierons sur place, là où nous les voyons se produire ; nous demanderons à la physiologie des renseignements et quelques-unes des ressources de sa technique. Comment étudier les phénomènes chimiques de la digestion stomacale ou intestinale, ceux de la coagulation du sang, de l'origine des graisses, sans être à la fois chimiste et physiologiste? Il n'est pas jusqu'à la formation des principes relativement très simples, comme l'acide urique, qui n'exige, pour être étudiée et comprise, cette double éducation. C'est là un dernier caractère qui, rapproché des autres, achève de différencier la chimie biologique de la chimie générale.

Nous avons vu plus haut que si la chimie des êtres organisés formait des composés identiques à ceux du laboratoire, elle s'éloignait cependant des méthodes habituelles du chimiste par la mise en œuvre de procédés spéciaux, localisés jusqu'à présent dans la cellule vivante. Un second caractère de la chimie biologique est tiré de la nature toute particulière, extrêmement complexe, des corps qui, par leur masse et l'importance de leur rôle, occupent la première place dans l'étude chimique des corps organisés. Ces composés, les albumines, se montrent si réfrac taires aux procédés de la chimie, au moins dans la plupart des cas, que la recherche scientifique, au lieu d'aborder le problème de leur synthèse, en est réduite à l'étude

INTRODUCTION i

analytique de leurs réactions. Encore cette recherche ne peutelle aboutir qu'avec l'aide de la physiologie, ce qui achève de constituer la chimie biologique en une discipline spéciale, étroitement rattachée, il est vrai, à la chimie géttcrale, mais occupée d'un objet précis, l'étude des réactions chimiques chéi les êtres vivants.

Tel est du moins l'état actuel de Té'frolution à laquelle nous assistons. Il ne faudrait pas se dissiniUler que cet état est transitoire, que la délimitation qui se justifie si bien aujourd'hui, s'effacera peu à peu, et que la chimie biologique sera absorbée dans un avenir lointain par la chimie générale. Le progrès scientifique unifie de plus en plus les idées et les méthodes qui paraissaient autrefois les plus distinctes ; la chimie biologique n'échappera pas à la loi commune; certains signes s'accusent déjà qui ne permettent pas d'en douter. La chimie empiète de plu» en plus sur le domaine de la biologie proprement dite, d'afcord parce qu'à cause de la simplicité même de son objet et du nombre immense de faits accumulés^ elle est de toutes façons une science plus avancée que la physiologie, ensuite parce qu'elle dispose d'une technique précise, fort bien pourvue et que les progrès de l'expérimentation perfectionnent tous les jours. Enfin, et c'est là un élément plus important qu'on ne le croit, les savants qui s'occupent de chimie sont de beaucoup les plus nombreux et cette supériorité numérique se traduit naturellement par une moisson plus abondante de faits, par une marche plus rapide de la science. Quand on compare les moyens d'action du physiologiste et du chimiste, on ne peut nier que ce dernier ne soit mieux armé pour atteindre le but. L'exemple suivant pourrait en faire foi.

On connaît, en chimie organique, un grand nombre de sucres de formule C'H'^O® ; onze d'entre eux possèdent la fonction aldéhydique CHO et sont désignés sous le nom d'aldo-hexoses. Parmi ces composés, trois seulement sont fermentescibles : la mannose, le glucose ordinaire, la galactose dérivée du sucre de lait. Pourquoi le pouvoir fermentescible est-il dévolu à ces trois espèces, à l'exclusion des huit hexoses en G^H^^O®, isomères des trois premiers sucres, possédant les mêmes fonctions

et ne différant que par la position relative des atomes dans Tespace ? Et, pour donner à la question un caractère tout à fait physiologique, pourquoi un être vivant, le Saccharomyces cerevisiœ, la levure de bière, peut-il vivre aux dépens des trois hexoses citées plus haut, alors qu'il est incapable d'utiliser les autres corps en C®H**0*, pourtant si voisins ? L'importance de ce problème n'échappera à personne. Dans l'état actuel de la science il n'est pas même abordable aux méthodes de la physiologie. Il serait téméraire de le considérer comme résolu par les chimistes, tout au moins est-il abordé par eux à l'aide des données d'une branche nouvelle de leur science qui s'occupe de représenter les corps non par des schémas projetés sur un plan, mais d'en figurer la disposition réelle par des formules construites dans l'espace. Or, la stéréochimie conduit pour les trois hexoses fermentescibles à des formules qui présentent entre elles une grande analogie de structure. Dans la classe des sucres en C^H^W, le glucose, la mannose et la galactose forment un groupe naturel, caractérisé non seulement par la fermentescibilité, mais encore par les analogies de leur configuration moléculaire. Fischer, qui a le premier mis ces faits en lumière, admet que la matière protéique active, qui dans la levure provoque la fermentation, dérive d'hydrates de carbone naturels, probablement du glucose ordinaire. La persistance de ces radicaux glucosiques dans la molécule de l'albumine active du Saccharomyces, se traduirait, suivant l'auteur allemand, par ce résultat, c'est que la levure attaquerait seulement les espèces de sucre dont la structure géométrique n'est pas trop éloignée de celle du glucose et des hexoses voisines : mannose et galactose.

Cette théorie, si hypothétique qu'elle paraisse, rend compte des particularités que présentent les ferments dans leurs rapports avec les sucres fermentescibles; on l'a appliquée également à l'action des ferments solubles, tels que l'invertine et Témulsine. Si elle ne fournit pas une explication satisfaisante des faits, elle constitue une tentative hardie, bien faite pour donner une idée des voies d'accès et de pénétration de la chimie vers les sciences biologiques. D'autre part, faisant allu-

sioa à la forme asymétrique des molécules organiques les plus intéressantes pour le biologiste (sucre, albumine), Pasteur, précédant Fischer, avait déjà dit : c La vie est dominée par des actions dissymétriques dont nous pressentons Texistence enveloppante. >

Il importait de montrer comment la chimie peut concourir à la solution des problèmes biologiques, et, après avoir défini la chimie biologique, d'en étudier le but et les moyens d'action. Il convient maintenant d'en limiter le domaine et, en précisant l'objet de ce livre, d'en exposer le plan.

La chimie biologique générale embrasse un vaste champ de recherches qui s'étend à la fois sur les deux règnes, sur les êtres inférieurs, les ferments, les plantes, les animaux et comprend une foule d'applications : la chimie industrielle des ferments, la chimie agricole, la chimie physiologique proprement dite, consacrée à l'étude des animaux supérieurs et de l'homme. C'est à cette dernière définition que nous nous restreindrons. Dans les Facultés de Médecine, c'est avant tout l'homme qu'il faut connaître ; nous ne perdrons pas de vue le but à atteindre; encore faut-il, avant d'aborder les réactions de la chimie humaine, avoir quelques notions sur les matériaux les plus importants de l'économie (albumines, sucres, corps gras, etc.). Nous y joindrons une étude d'ensemble des phénomènes fermentatifs, d'abord parce que les ferments sont les seules cellules dont la chimie nous soit bien connue, ensuite parce que les fermentations interviennent fréquemment dans l'organisme, enfin parce qu'il n'est pas de meilleure introduction à la chimie cellulaire.

Ces généralités indispensables occuperont la première partie du volume. La chimie physiologique suivra immédiatement ; elle sera divisée en trois sections principales : le milieu extérieur, le milieu intérieur, les excréta.

Dans le milieu extérieur nous comprendrons ; non seulement l'atmosphère et les aliments, mais encore toute la chimie du tube digestif. Malgré les apparences, ce rapprochement se justifie aisément : quoique intérieur anatomiquement, le tube digestif est aux yeux du physiologiste un terrain mixte où se

rencontrent, avec des sécrétions glandulaires, des aliments et des microorganismes venus de l'extérieur. Dans Tintestin, des décompositions chimiques se poursuivent où la part est difficile à faire et n'est pas encore faite entre l'action des diastases sécrétées par le tube digestif ou ses dépendances et celle des ferments so lubie s élaborés par les infiniment petits apportés du dehors. L'organisme ne commence qu'à l'épithélium de la muqueuse intestinale.

Sous le titre de milieu intérieur, nous exposerons la chimie du sang, de la lymphe, des différents tissus : conjonctif, osseux, nerveux, etc., etc.

Enfin, nous consacrerons à l'étude chimique de l'urine, aux mutations de matières dans l'économie et au chimisme des principaux microbes pathogènes la dernière partie de ce traité.