QUATORZIÈME LEÇON

LA RESPIRATION AQUATIQUE. — CHIMIE

Messieurs,

D'un côté Je l’organe respiratoire que nous venons d’étudier se trouve 1 e milieu respirable que vous connaissez déjà, de l’autre le milieu respirant , le sang, qu’il nous faut maintenant envisager.

Le sang des animaux aquatiques ne diffère pas comme constitution générale de celui des animaux aériens ; la seule différence qu'ils présentent repose sur les quantités respectives des substances que tous deux ils contiennent ou sur la composition de quelques-unes.

Il est de connaissance vulgaire que le sang des animaux est un liquide dans lequel nagent des globules.

Ceux-ci sont les véritables organes respiratoires, le plasma dans lequel ils nagent charrie, lui, l’acide carbonique, résultat de l’acte respiratoire et les substances nutritives qui sont brûlées pendant cet acte.

Il n'y a donc que le globule qui doive nous intéresser ici et même seulement la partie oxydable de cet organite.

Chez les Vertébrés, celle-ci porte le nom d'hémoglobine ; vous savez, Messieurs, sans que j’y insiste davantage, qu’elle consiste dans une combinaison particulière d’une substance albuminoïde et du fer; vous savez aussi que c’est elle qui donne au sang sa couleur rouge. Quand elle s’est oxydée au contact de l’air elle

est rouge vif, elle devient rouge brun quand elle a perdu dans les combustions une partie de son oxygène, quand elle est réduite.

L'hémoglobine existe dans la classe des Poissons, leur sang est rouge; les globules qui la supportent sont de forme ovoïde.

La rencontre-t-on dans les Invertébrés? Le sang des Crustacés, des Vers, des Echinodermes est quelquefois rouge. Cette couleur est-elle due à de l'hémoglobine? C’est ce que nous avons recherché, M. le Dr R. Blanchard et moi, après quelques auteurs que nous allons citer, et il me semble qu’après nos observations et nos expériences il n’y a guère de doutes à avoir; c'est bien à l'hémoglobine que le sang de certains Invertébrés doit sa teinte rouge.

Il y a longtemps déjà, en elfet, les zoologistes ont remarqué que le sang d'un certain nombre d'invertébrés présente une coloration rouge, tout à fait semblable à celle du sang des Vertébrés.

On soupçonnait alors que cette teinte spéciale était due à l’existence de l'hémoglobine; mais c’est seulement en 1867 que M. Nawrocki, professeur à l’Université de Varsovie, à la suite d’études spectroscopiques et d'analyses chimiques, vint démontrer ce fait, au moins en ce qui touche aux Cbétopodes.

Depuis, la présence de l’hémoglobine a été constatée dans un grand nombre de Vers : il nous suffira de rappeler ici YHirudo, la Nephelis, parmi les Iiirudinées; la Capitella, Y Arenico la piscatorum , parmi les Polychètes tubicoles;la Glycera , YEunice sanguinea , la Nereis , parmi les Polychètes errants; le Lumbricus parmi les Oligochètes. L’hémoglobine est donc très répandue cliez les Annélides; toutefois ce ne sont pas les seuls Vers chez lesquels on la puisse rencontrer : parmi les Géphyriens, on l’a signalée aussi chez le Phoroms et le Sipunculus / parmi les Némertiens, chez la Polia sanguirubra.

D’autres Invertébrés encore semblent posséder de l’hémoglobine : les Echinodermes, suivant Fœttinger, et certaines larves de Diptères, suivant Rollett.

On sait en outre qu un certain nombre de Mollusques Gastéropodes possèdent aussi un sang chargé d’hémoglobine; dans nos régions, le Planorbis corneus se prête le mieux à l’observation, mais le tait ne lui est point spécial, on retrouve la même chose chez beaucoup de Gastéropodes marins, et, si l’on en croit certains auteurs, les Tuniciers eux-mêmes posséderaient de l’hé-

moglobine.

A cela se bornaient nos connaissances sur la distribution de 1 hémoglobine dans le grand groupe des Invertébrés, quand, en 1873, Ed. van Beneden vint à son tour en signaler l’existence chez certains Copépodes parasites, tels que le Lemanthropus et la Clavella , chez lesquels il décrit un double système circulatoire semblable à celui de la plupart des Vers annélides.

Outre le système lacunaire dans lequel circule un liquide incolore pourvu de globules blancs, il existe chez les Clavelles et chez les Lernanthropes un système très compliqué de vaisseaux à parois propres dans lequel circule un sang rouge dépourvu de globules. Aucune communication directe n’existe entre les deux liquides, qui ne se mêlent jamais.

L’analyse spectroscopique de la matière colorante de ces vaisseaux démontre qu’elle n'est autre chose que l’hémoglobine.

Nous sommes, de notre côté, arrivés au même résultat poulie sang de certains Crustacés phyllopodes (. Apus productus , A. cancriformis) ; nous avons en outre des raisons de croire qu’il en est peut-être de même pour celui du Branchipus, pour celui d’autres Phyllopodes du groupe des Cladocères ( Daph nia) et pour celui de quelques Üstracodes (■ Cypris ).

Par suite des pluies persistantes, certains bas-fonds d’Argenteuil, d’ordinaire desséchés, ont été envahis par les eaux; celles-ci, après avoir stagné pendant quelque temps, grouillaient d’Apus et de Branchipes, en sorte que ces animaux, toujours rares aux environs de Paris, ont pu, par exception, être réunis en assez grand nombre à notre laboratoire en 1882.

Nous nous proposions d’entreprendre sur eux de tout autres recherches que celles auxquelles ils ont servi.

En examinant la face inférieure de la tête d'un Apus, l’attention est tout d’abord attirée par une vaste collection d'un liquide rouge qui se montre à l’extrémité antérieure, sur la ligne médiane, et qu’il est fort aisé de voir par transparence à travers la carapace. Vient-on à pratiquer une piqûre en ce point, à l'aide d’une fine aiguille, on voit sourdre aussitôt quelques gouttes de liquide rouge : celui-ci, dont la teinte est assez variable d'un individu à l’autre, présente tout à fait l'aspect du sang de Vertébré, si ce n’est qu’il est toujours d'une coloration moins intense.

Le liquide qui s’échappe de la sorte n'est autre chose que le sang de l’animal. 11 ne se coagule ni par l’exposition à l'air, ni par la chaleur. Il ne semble point renfermer de globules, ou du moins, il n’en contient qu’un petit nombre, si les rares corpuscules arrondis et incolores que nous y avons rencontrés lui appartiennent en propre; ces corpuscules étaient, en diamètre, deux ou trois fois plus petits que les globules du sang de l’homme.

En piquant, comme nous venons de dire, un grand nombre d’Apus, on se procure à la longue une quantité appréciable de liquide qui, filtré avec soin, pourra servir à divers essais, notamment à l’examen spectroscopique.

Nous avons pu de la sorte établir nettement que la matière colorante de ce liquide n’est autre que l’hémoglobine. Les raisons qui nous amènent à cette manière de voir sont les suivantes :

1° Examiné au spectroscope, ce liquide est caractérisé par deux bandes d’absorption qui, comme la comparaison avec du sang de chien nous l’a montré, sont identiques à celles de l’hémoglobine oxygénée ;

2" Le sulfhydrate d ammoniaque fait disparaître les deux bandes et, après son action, on n’en observe plus qu’une, intermédiaire aux deux premières par sa situation et identique à celle de l’hémoglobine réduite;

3° On peut indéfiniment passer de la raie unique de l’hémo-

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globine réduite aux deux raies de l’oxy-hémoglobine et inversement, tout comme avec du sang de Vertébré : il suffît pour cela d instiller dans le liquide un courant d’oxygène ou, plus simplement, de l’agiter au contact de l’air, puis d'ajouter quelques gouttes de sulfhydrate d’ammoniaque, etc. ;

4° En faisant barbotter dans le liquide de l’oxyde de carbone, on obtient la réaction caractéristique de l'hémoglobine oxycarbonée : les deux bandes d’absorption primitives restent lixes elle sulfhydrate d’ammoniaque est désormais impuissant à accomplir la réduction.

Ces preuves nous semblent suffisantes. C'est bien réellement de l’hémoglobine que contient le sang de l’Apus, et cette substance se présente ici sous un état tout particulier, en ce sens qu’elle est simplement dissoute dans le plasma et non fixée sur des globules. 11 est, du reste, à remarquer que, jusqu’à présent, ce fait semble être la règle chez les Invertébrés. Certains auteurs, et notamment M. Ch. Rouget, ont bien signalé la présence de globules rouges chez les Invertébrés ; mais ils semblent toujours se rencontrer au sein d’un plasma chargé luimème d'hémoglobine.

Il eût été intéressant de voir cristalliser cette hémoglobine : l'éther ne nous a donné aucun résultat et nous disposions d’une trop faible quantité de sang pour recourir à d’autres méthodes.

Ajoutons encore que, dans le sang de l'Apus, l’hémoglobine se tient toujours combinée à l’oxygène ; il est donc vraisemblable que, là encore, elle joue un rôle dans les phénomènes de la respiration. Toutefois, elle n'est point saturée d’oxygène ; on voit, en effet, le sang se colorer plus vivement, devenir presque rutilant si, au sortir du corps de l’animal, on l’agite au contact de l'air.

Chez les Crustacés, l’hémoglobine est remplacée par une substance bleue : l’hémocyanine. Chez elle, le fer est remplacé par le cuivre. 11 y a longtemps qu’elle est connue, mais elle a été étudiée tout particulièrement par Frédéricq de Liège.

Régna rd.

Avant lui, Ilarless, Bert, Jolyet et moi-même, avons tait une étude de ce liquide.

Quand on pique un Poulpe, un Homard, une Ecrevisse, on peut recueillir une assez grande quantité d’un liquide bleu par transparence et bleuâtre par réflexion : c’est le sang.

Si on soumet ce liquide à l’influence du vide de la pompe, il perd son oxygène et du même coup sa teinte bleue. Il reprend cette dernière, à la surface seulement, si on laisse rentrer l'air, et dans toute sa masse si on l'agite. (Jolyet et Regnard.) L hydrosulfite de soude, qui a la propriété d’enlever l’oxygène des liquides qui en contiennent, produit les mêmes effets que le vide sur le sang des Crustacés qui peut ensuite recouvrer sa coloration par l’agitation avec l’air.

Du sang de Crabe, privé d’oxygène, conserve sa coloration rosée quand on y fait barboter de l’acide carbonique pur, tandis que le même sang chargé de gaz acide redevient bleuâtre, si si on l’agite quelques instants avec de l’oxygène.

Si on traite le sang des Crustacés par l’éther en excès et si on laisse reposer jusqu'au lendemain dans la glace, on voit qu'il s’est formé deux couches, l’une supérieure, formant un magma jaunâtre dans lequel on pourrait reconnaître peut-être une sorte de cristallisation confuse, l’autre inférieure, limpide et transparente, renfermant toute la matière colorante bleue du sang. Ce liquide décanté offre une teinte bleue azurée très intense et se comporte, au point de vue des changements de couleur sous les diverses influences que nous avons signalées, comme le sang lui-même.

Nous avons recherché si dans l’examen spectroscopique on ne trouverait pas quelque caractère distinctif entre le sangoxygéné et le sang privé de gaz; nous n’avons reconnu aucune différence essentielle dans l’un et l’autre cas.

La teinte bleue de l’hémocyanine est bien due à du cuivre, car si on réduit du sang de Crustacé en poudre et si on examine au chalumeau et sur le borax cette cendre, on produit une perle d’un beau bleu, caractéristique des sels de cuivre.

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Si on traite le sang par de l'acide nitrique, on obtient un coagulum dont la cendre ne contient pas de cuivre, mais le liquide dans lequel il nage contient, lui, tout le métal.

L hémocyanine semble former avec les acides des combinaisons analogues aux sels d'hématine que donne dans ces conditions l’hémoglobine.

I ne expérience de Frédériq démontre bien que T hémocyanine joue le rôle de véhicule de l’oxygène dans l’acte de la respiration.

II lixe un Poulpe sur une planchette qui baigne dans l’eau; d’un coup de ciseaux, il lui ouvre la cavité respiratoire. Une branchie se trouve alors à nu ; pleine de sang oxygéné, elle semble d’un beau bleu. Tous les vaisseaux qui y arrivent, remplis de sang rose, désoxydé, sont au contraire à peine visibles.

Mettons à nu un gros vaisseau efférent; il est bleu foncé ; mais retirons le Poulpe ou empêchons l’eau de se renouveler autour de sa branchie, le vaisseau efférent devient pâle. Il redevient bleu dès que l'animal est replacé dans l’eau. C’est le calque de la fameuse expérience de Richat sur l’asphyxie chez les animaux à sang chaud.

L’hémoglobine et l'hémocyanine ne sont pas les seules matières colorantes du sang.

Il y a peu de temps, Ray Lankester remarqua que le sang de certains Annélides marins était d’un beau vert. La matière •colorante verte joue chez eux le rôle de l’hémoglobine : il l’appela chlorocruorine. Elle forme, avec l’oxygène, une combinaison instable : l’oxychlorocruorine ; celle-ci se dédouble en oxygène et chlorocruorine sous les mêmes influences qui dédoublent l'hémoglobine oxygénée. Quand on l’examine au spcctroscope, elle donne deux bandes d’absorption de chaque côté de la raie D. Si on la réduit, l’une des bandes disparaît, l’autre persiste. En soumettant soit l’hémoglobine, soit la chlorocrurine à l'action du cyanure de potassium et du sulfure d’ammonium, Ray Lankester a retiré de ces deux corps une

base identique : le cyanosulphaem. On ne connaît pas le métal, fer ou tout autre, qui entre dans la composition de la chlorocruorine.

Le milieu extérieur (gaz dissous dans l'eau) et le milieu intérieur (hémoglobine, hémocyanine, chlorocruorine) entrent en relation à travers la membrane branchiale et l'acte de la respiration a lieu.

Il faut donc pour cela que les gaz de l'eau se dissolvent dans le sang.

On connaît fort bien la quantité de ces gaz entrés en solution dans le sang des Vertébrés. On est bien moins renseigné silice qui se passe chez les animaux aquatiques. Cela tient à la difficulté d’opérer et à la petite quantité de sang que l'on peu l se procurer. Nous avons pourtant, M. Jolyet et moi, tâché de venir à bout de ce problème et voici les quelques résultats que nous avons obtenus.

Un premier fait, c'est que l’oxygène, l'acide carbonique et l'azote qu’on trouve dans le sang des animaux supérieurs se trouvent également dans le sang des animaux aquatiques.

Nous avons, dans quelques expériences pratiquées sur les Poissons, recherché la proportion des gaz contenus normalement dans le sang veineux. Ces expériences ont été faites sur l’Anguille qui offre une artère branchiale facile à découvrir et d’une longueur suffisante pour qu'on puisse y introduire les deux extrémités d’un tube en T, de façon à ne pas interrompre la circulation et la respiration chez l’animal pendant la prise du sang, qui est faite au moyen d’une seringue graduée, par l’orifice libre du tube à trois branches.

Les résultats suivants d’une analyse des gaz du sang, dont l’extraction a été faite au moyen de la pompe pneumatique à mercure, sont rapportées à 100 centimètres cubes de sang.

Oxygène 3,7

Azote 2,1)

Acide carbonique 33,0

Il eût été intéressant de faire connaître comparativement la

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composition gazeuse du sang veineux et du sang artériel, de façon à juger de la sorte de la quantité d’oxygène gagnée, ainsi que de la quantité d’acide carbonique perdue par le sang pendant son passage au travers de l’organe respiratoire branchial. Malheureusement la difficulté qu’il y a, chez les Poissons, à taire une prise de sang artériel à l’abri du contact de l’air, ne nous a pas permis d’arriver à ce résultat. Nous nous contenterons donc de donner la capacité respiratoire du sang chez 1 Anguille. Quand on agite du sang, dans un flacon rempli d'oxygène, jusqu'à ce que ce lluide se soit saturé, c’est-à-dire pendant quelques minutes, on trouve qu'il est capable d’absorber des quantités d’oxygène beaucoup plus grandes que celles qu’il contient normalement dans les vaisseaux. Dans ces conditions, le sang de Poissons peut absorber des quantités de gaz oxygène qui varient entre 7 et 0 pour 100 centimètres cubes de sang. Si on compare cette capacité respiratoire du sang cbcz les Poissons à celle trouvée chez les Mammifères, chez le Chien, par exemple, dont le sang peut absorber de 20 à 28 centimètres cubes d’oxygène, on voit qu'elle est environ 3 à 4 fois moindre chez les premiers que chez les seconds. La différence est encore plus accentuée pour le sang des Invertébrés, comme on le verra plus loin. Ces faits sont d’ailleurs en accord avec les analyses que Jones a faites chez les animaux aquatiques, analyses qui démontrent que le sang chez ces êtres est très pauvre en principes organiques.

Nos extractions et nos analyses des gaz du sang chez quelques Crustacés nous ont fourni des résultats qui méritent d’être

signalés.

Chez l’Ecrevisse (Astacas fluviatilis ), nous avons examiné les gaz contenus dans le sang, sans que celui-ci ait subi le contact de l'air. Les chiffres suivants sont, comme toujours, rapportés à 100 centimètres cubes de sang.

Acide carbonique 10,5

Oxygène 2,3

Azote 1,7

La recherche du plus grand volume d'oxygène absorbé par le sang des mêmes animaux et par le sang d'autres Crustacés a fourni les résultats qui suivent :

GAZ