IV. — Excitation et inhibition

Dire de la matière vivante quelle est irritable, e est dire quelle a un potentiel, une force en réserve qu elle peut dépenser, sous la sollicitation d'une force incomparablement plus faible que celle maintenue en provision et qui va se libérer. Mais d autre part il est remarquable que si énercj icjue çue soit L impulsion excitatrice , cette force en réserve ne se dépense jamais en totalité. Pour l’épuiser, il faut une série d’excitations survenant les unes après les autres. La condition qui limite la dépense an être jamais qu’une fraction minime du total disponible est très diflicile à déterminer. Beaucoup la cherchent dans l’excitation elle-même, qui aurait un double pouvoir, l’un d’amorcer la dépense énergétique, l’autre delà faire cesser presque aussitôt après l’avoir engagée. Le premier de ces deux pouvoirs c’est l’excitation proprement dite, dégagée de tout ce qui n’est pas elle : le second a reçu le nom d’arrêt et celui plus récent et à la fois plus répandu d’inhibition.

I. Origine de la notion d’inhibition. — C’est dans le système nerveux que ces deux phénomènes et aussi leurs relations mutuelles ont été d’abord aperçus. Le système nerveux, lui-même très excitable, a sur les autres tissus un pouvoir excitateur incomparablement développé. Ce même système, ainsi que le montrent des expériences d’une grande netteté, a, par certaines de ses parties, la possibilité de soustraire les tissus à 1 excitation qui leur vient de certaines autres de ses parties. L excitation et 1 inhibition se montrent en lui comme deux fonctions anatomiquement séparées, par conséquent aussi distinctes que possible. Mais les fonctions a la fois localisées et hautement différenciées, qui sont manifestées par le système nerveux, ont leur germe premier dans les fonctions élémentaires et plus ou moins indivises de l’organisation cellulaire.

Fonctions systématiques et fonctions cellulaires. — 11 est donc probable que le phénomène de l’inhibition qui est répandu dans les systèmes complexes de 1 organisme animal, se icliouve sous une forme dissimulée ou élémentaire dans le fonctionnement

de la cellule. Cette généralité du phénomène est, entre autres, une des causes qui introduisent la contusion dans son étude. Il en est à cet égard de l’inhibition comme de toutes les autres fonctions nerveuses ou tenues sous la dépendance du système nerveux, on ne

distingue le pins souvent pas suffisamment les fonctions, qui résultent du jeu combiné d’un ensemble systématisé d’éléments, de celles qui sont réalisées individuellement par les cellules ; on confond souvent les fonctions systématiques avec les fonctions cellulaires et leur ressemblance contribue à cette confusion.

Inhibition intra-cellulaire. — En ce qui concerne l’inhibition, la notion nous est venue du système nerveux. Ce n’est que par analogie et par extension que nous pouvons l’étendre à l’organisation intérieure de la cellule. En tant qu’elle se manifeste dans le système nerveux et les sous-systèmes qui le constituent, elle est un fait donné par l'expérience et défini par certaines conditions ; on tant qu on 1 attribue à la cellule, elle est une hypothèse permise, mais dont la légitimité reste subordonnée à la convenance des preuves invoquées, c’est-à-dire à la ressemblance d’un phénomène cellulaire avec le phénomène systématique qui lui sert de modèle.

Caractères communs et différentiels de l’excitation et de 1 inhibition. — Dans un système neuro-musculaire susceptible à la fois d excitation et d'inhibition motrice (tel que le système neuro-cardiaque), nous définissons l’excitation par le rapport de grandeur existant entre la cause provocatrice (excitante) et l’effet produit. Ce dernier surpasse incomparablement la première, ce qui tient à ce que la cause que nous appelons provocatrice n’est nullement toute la cause, mais seulement une cause d’un ordre très particulier. L’inhibition participe à la nature de ce phénomène causal; elle naît d’une excitation, c’est-à-dire d’une provocation extérieure. Le rapport de grandeur qu’elle a avec l’effet produit nous la montre de même incomparablement plus faible que cet effet et pour la même raison; mais ce qui la caractérise vis-à-vis de l’excitation proprement dite, c’est que le rapport de la cause à l’effet, qui ne vise nullement la grandeur relative de ces deux choses, vise au contraire leur sens relatif. Dans 1 excitation le mouvement initial que nous appelons excitateur a pour effet un mouvement, une dépense énergétique incomparablement plus grande que luimême, mais qui reste un phénomène de mêmè sens (passage du repos à 1 activité). Dans Y inhibition le mouvement initial excitateur a pour effet une cessation d un mouvement préexistant (passage de 1 activité au repos) ou une impossibilité de provoquer le mouvement, en tout cas une succession de phénomènes inverse de la précédente . Et ce qui doit encore attirer notre attention, c’est la faiblesse de la cause mise au regard de la grandeur de l’effet, un petit mouvement initial pouvant faire cesser une dépense énergétique énorme.

IL Place de l’inhibition dans l’enchaînement des causes

IR R1TAB1L1TÉ

qui produisent le mouvement. — Par plus que l'excitation n'est une force motrice dans le sens mécanique et précis du mot, c'est-àdire égale et de même sens que l’effet produit, pas plus l’inhibition n’est une force résistante, c'est-à-dire égale et contraire à celle qui se développe comme effet ultime de l’excitation. La conséquence qui s’en dégage est importante ; l’antagonisme, qui se manifeste dans l’inhibition et qui caractérise ses effets, réside entre la force excitatrice et une autre force contre-excitatrice, opposée à elle en grandeur et en direction ; force dont 1 origine est également dans un mouvement (très faible) venu du dehors, mais dont le point d’application dans la matière vivante est tel qu’elle puisse interférer avec le mouvement excitateur, avant que celui-ci ait produit l'effet de déclenchement, qui déchaîne les énergies potentielles d'ou naît l'effet moteur proprement dit. Il faut qu’il en soit ainsi, sous peine d'enfreindre une des lois les plus fondamentales de la mécanique, celle de Légalité entre l’action et la réaction.

a) Dans l'inhibition systématique. — Quand il s’agit de l’inhibition développée dans un système neuro-musculaire, cette localisation peut s’indiquer clairement. L’opposition entre les forces excitatrice et contre-excitatrice estconsommée dans la partie nerveuse du système. Ce système contient des éléments excitateurs et, parallèlement à ceux-ci mais distincts d’eux, des éléments contro-excitateurs ou inhibiteurs. Les uns et les autres propagent le long de leurs fibrilles la même onde d’excitation, qui naît en eux des provocations venues du dehors ; mais, sur un point particulier, avant qu’ils atteignent l'organe moteur pourvu d’un potentiel énergétique, ils contractent certains rapports particuliers qui les met en opposition, qui les fait interférer dans le sens d’une extinction de l’excitation transmise. Et c’est à coup sûr le moyen le plus économique que l’organisme ait à sa disposition, pour réaliser ses arrêts de mouvement avec la plus grande économie.

b) Dans l'inhibition cellulaire. — Quand il s’agit de l’inhibition telle que nous supposons qu elle peut être développée dans une cellule, considérée elle-même comme système indépendant et isolé, il est de tout point impossible de réaliser une analyse du même genre, de localiser dans cette petite masse organisée le trajet de l’excitation, d’indiquer le point où l’énergie excitatrice de grandeur infime reçue de l’extérieur se grossit soudain des énergies potentielles libérées par elle, encore plus difficile de dire où l’onde contro-excitatrice doit atteindre la précédente pour l’éteindre avant qu’elle ait ses effets de dépense énergétique. Ce qui est certain, c’est qu’elle doit l’atteindre avant ce point et ce moment, si elle est de nature inhibitrice.

Limitation de l’excitation par un phénomène inverse contro-stimulant. — Le point de départ de cette discussion est, on se le rappelle, dans le fait qu'une excitation, qui atteint un élément cellulaire, se limite d’elle-même, en ce sens que la rupture d’équilibre qu elle produit dans cet élément n’est pas définitive, mais aboutit presque aussitôt à un rétablissement de cet équilibre instable un instant altéré. Quelques-uns supposent que toute onde excitatrice est suivie d'une onde inverse (dans l’espèce inhibitrice) ou, si les dimensions de 1 élément Morat et Doyon. — Physiologie. I- 0

PROLÉGOMÈNES

sont trop restreintes pour parler d'ondes proprement dites, tout ébranlement excitateur serait suivi sur place immédiatement d’un mouvement inverse, opposé par conséquent à la naissance de nouvelles excitations ; tellement que, pour faire renaître celle-ci avec ses conséquences, il faut une nouvelle attaque de l’extérieur.

Généralité du phénomène. — D'après cette manière de voir 1 inhibition serait un phénomène encore plus répandu qu’on ne l'indique généralement, puisqu'il serait la conséquence comme forcée et en même temps limitatrice des excitations isolées. En fait, nous voyons que tout élément cellulaire, toute organisation protoplasmique présente cette succession d'effets, cette intermittence obligatoire des excitations qui lui sont fournies. Pour maintenir un muscle en état de contraction, il faut lui communiquer une série de chocs ou décharges d'induction répétés. Si on s’adresse au nerf, il en est de même et à toute cellule quelconque. La continuité du phénomène moteur (ou réactionnel quel qu’il soit) ne s’obtient que par le renouvellement des provocations élémentaires. La succession, même très rapide de celles-ci, laisse subsister entre elles des intervalles qui rompent sa continuité ; quant à celle du phénomène moteur, elle est plus apparente que réelle, parce qu’elle résulte d'un groupement des contractions élémentaires qui masque leur séparation. Ajoutons que dans certains muscles, comme le cœur, cette discontinuité reste la règle; l’organisation de ce muscle est, il est vrai, très spéciale.

III. Conclusion. — Rien ne s’oppose donc, en somme, à ce qu’on admette un phénomène d’inhibition cellulaire qui est comme la contre-partie de l’excitation et empêche les effets de celle-ci de se continuer au delà d’une certaine limite. Il est pour nous indissociable du phénomène d’excitation qu’il suit comme sa contre-partie nécessaire. Telle serait la forme rudimentaire sous laquelle se montre ce phénomène dans l'organisation de la cellule. C’est seulement quand les éléments nerveux sont associés en systèmes qu’il s’amplifie et nous apparaît sous la forme saisissante qui l’a fait d'abord reconnaître. Dans le conflit qui s’établit au sein de la substance grise, entre les fibres de divers ordres qui la composent, les excitations se trouvent, dans certaines cas, annulées d’une façon complète, de manière à entraîner l’inactivité prolongée des organes. 11 ne s’agit plus là d’excitations suivies individuellement d’effets contro-stimulants aussi passagers qu’elles, mais d’excitations parallèles qui s’entre-détruisent pendant une durée parfois indéterminée, et c’est à ce phénomène d’ordre systématique qu’il faut, plus qu’à tout autre, conserver le nom d’inhibition.

Excitation, inhibition, paralysie, fatigue. — L’excitation est une possibilité d’action qui passe à l’état d’acte. Ce phénomène a sa contre-partie dans une impossibilité d'action de la substance qui reçoit les provocations extérieures. La substance excitable se montre dans certaines conditions inexcitable. Il suffit de réfléchir à la complexité innée de toute matière vivante, de tout protoplasme, de toute cellule, pour comprendre que cette impossibilité peut résulter de con-

FERMENTATIONS

(litions multiples et différentes les unes des autres, c'est ce qui fait que, suivant les cas, nous l'exprimons par des mots eux-mêmes différents, comme ceux de paralysie, de fatigue , d inhibition, d'anesthésie, etc. Si nous pouvions saisir à l’intérieur de la substance excitée la condition particulière qui, dans chacun de ces ras, l'empêche de répondre, il n’y aurait jamais aucune ambiguïté dans l’emploi de ces termes; chacun se définirait par la condition intrinsèque qui empêche la réponse de se produire. Mais cette analyse intérieure est souvent ou impossible ou incomplète; nous ne saisissons bien que le changement extérieur ou les conditions extérieures apportées à ce changement ; d'où le vague que conservent les termes par lesquels nous essayons de distinguer ces catégories dont nous sentons néanmoins l'existence, la réalité ; d’où aussi la confusion qui se fait entre ces termes employés trop souvent les uns pour les autres.

E. — FERMENTATIONS

Pasteur définissait la fermentation : « un acte chimique corrélatif d'un acte xital, commençant et s’arrêtant avec ce dernier ». Cl. Bernard, à peu près à la même époque, voyait dans la vie une fermentation (1). Le premier, partant d’un acte chimique à allure très caractéristique, était amené à le rattacher à une fonction des êtres vivants. Le second, prenant pour étude les phénomènes de la vie, était conduit de son côté à en trouver l’expression symbolique dans cet acte lui-même. C'est la preuve de son importance en tant que manifestation élémentaire du processus de la vie, dans ce qu’il a de plus général. Des notions nouvelles acquises depuis cette époque dans le développement progressif de la question, ont pu modifier quelque peu les définitions de détail et les mécanismes supposés des actes fermentatifs; elles n’ont rien enlevé à la valeur de l'idée exprimée en termes réciproques dans les deux définitions qui précèdent; elles ont seulement étendu cetle conception à un champ plus vaste et, ce qui est remarquable, c'est que les limites de ce champ paraissent, après leur déplacement, tracer de nouveau les limites de la vie elle-même.

1. Historique. — Il faut rappeler en quelques mots la découverte de faits saillants et aussi les idées qu’on s’est faites successivement des phénomènes de cet ordre.

Étymologie. — Fermentation vient de fervere, bouillir. Les anciens donnaient ce nom à tous les phénomènes qui s’accompagnent d’un dégagement gazeux rappelant plus ou moins l 'ébullition de l'eau, dont la cause leur était connue, ou encore Yefftrvescence de la craie par les acides et le mot fermentation leur servait tout à la fois à rapprocher et à distinguer ces trois ordres de phénomènes.

(1) Textuellement une « pourriture », d’après le mot de Mitscherlish qu’il reproduit et qui lui sert à exprimer la désagrégation de sa propre substance par laquelle l’être vivant manifeste ses fonctions.

PROLÉGOMÈNES

La fermentation n'a en eifet, pas l’aspect des réactions ordinaires dont la cause réside dans le conflit de deux corps de masse plus ou moins équivalente. Elle paraît spontanée. Ce caractère d’apparente spontanéité est tellement frappant, qu'il a fait comprendre dans la liste des fermentations un grand nombre d'actes chimiques, dans lesquels on ne voit aucune production de gaz, aucun bouillonnement ; telle la transformation du vin ordinaire en vinaigre (autrement dit de l'alcool en acide acétique) et, par extension, de l’amidon en glycose, des albumines en peptones etc., etc. Mais si on remarque que toutes ces transformations s’accompagnent, sans exception, d’une libération d’énergie, sous forme de dégagement de chaleur, on conviendra que le terme « fermentation » reste encore un des mieux appropriés de ceux qu’on aurait pu choisir pour la désigner.

2. Ferment, être vivant. — Ce n’est pourtant pas qu’on n’ait su depuis longtemps que la fermentation nécessite l’intervention de corps particuliers, comme les levains ou les levures et que nous appelons maintenant les ferments. Mais cette intervention est singulière, quand on la compare à celle des réactits ordinaires de la chimie. Elle frappe par la disproportion entre la masse du ferment et celle de la substance fermentescible , qui subit la transformation. Cette disproportion s’éclaire, lorsque nous savons que le ferment est un être organisé capable de végéter , se reproduire et se multiplier dans la substance fermentescible, qui lui sert d'aliment. Cagnard-Latour, Sciiwann avaient soupçonné cette nature organisée du ferment et sa relation avec le phénomène fermentatif. Pasteur l’a mise hors de doute et lui a donné les développements que l’on sait. Au fond de l’acte fermentatif nous retrouvons la condition ordinaire de la xrie : le conflit entre un être vivant et son milieu, attesté par la transformation (on pourrait dire la viciation) de ce milieu, transformation en quelque sorte indéfinie, si on a soin de maintenir la composition de ce milieu, en enlevant les produits formés et en remplaçant ceux disparus. Ce conflit nous apparaît ici dans des circonstances a la fois relativement simples pour chaque être-ferment, mais extrêmement variées quand on les compare entre eux.

Si simple que soit l'acte vital qui entraîne la fermentation, on se doute bien qu’il prête lui-même à l’analyse. De fait, avec celle-ci la complexité du phénomène apparaît, soit dans le milieu, où, a côté d’un produit caractéristique largement représenté on en trouve d’autres qui témoignent d’échanges multiples, soit dans le ferment lui-même, où on réussit à trouver des facteurs distincts chargés d’opérer ces réactions.

3. Produits multiples de la fermentation. — Le microorganisme de la fermentation alcoolique (la levure de bière) a été largement utilisé pour les recherches de ce genre. — Ce ferment transforme le glycose en alcool et acide carbonique. C’est là le fait principal utilisé dans les fermentations industrielles et vinicoles. Mais, en plus de ces deux produits caractéristiques, on trouve de V acide succinique{ Schmidt), de la glycérine (Pasteur), de très petites quantités d’acide acétique (Béchamp). Ces produits représentent du reste à peine 4 à 5 p. 100 du produit total de la fermentation. — Dans le même ordre d’idées, il faut remarquer que, si le glycose est l’aliment essentiel du ferment, il ne suffit pas à lui seul ; le milieu fermentescible doit renfermer encore différentes substances: à saA oir des sels minéraux (principalement phosphate de potasse, sels de magnésie, de chaux) et des substances azotées qui peuvent être des sels ammoniacaux, des nitrates, des substances albuminoïdes.

Composition chimique de la levure. — La composition de la levure en

FERMENTATIONS

principes immédiats atteste du reste celte nécessité. D'après Naec.u et Lorw, elle est la suivante (levure basse desséchée) :

Cellulose avec mucilage végétal . 37

,, ... ... (Albumine ordinaire . . 36

Matières protéiques 1 „ ... , , , n

1 ( Matières phosphorees peu stables . 9

Peptones précipitables par l’acétate de plomb . 2

Matière grasse . 5

Matières extractives (leucine, tyrosine, guanine, xanthine) . 4

Cendres . T

A quoi il faut encore ajouter un peu de glycose et d’acide succinique, de l’invertine, peut-être du glycogène, de la cholestérine, de la nucléine, de la lécithine.

4. Aliments multiples. — En somme, à cet être-ferment il faut des aliments, les uns purement minéraux , les autres azotés, qu'il consent à recevoir encore sous une forme minérale et avec lesquels il fait la synthèse de ses albumines, un autre enfin organique, c’est le glycosç, qu’il détruit en grande quantité, en le dédoublant en acide carbonique et alcool. Tandis que l'azote, par exemple, qui disparait du milieu se retrouve à peu près poids pour poids dans la levure formée pendant la fermentation, il n’en est plus de même du glycose décomposé, dont l'excès est évident par rapport à la masse de cette levure. C’est que l’azote est ici un aliment purement plas tique, tandis que le glycose est proprement un aliment énergétique. Ce gaspillage d’une substance organique aussi précieuse est en vue d’en tirer l’énergie intérieure qu elle renferme.

Source de l’énergie suivant les cas. — Toute cellule quelconque est traversée par un courant énergétique, grâce auquel elle est en mesure d’accomplir ses travaux intérieurs ou extérieurs.

a) Énergie radiante. — Pour les cellules à chlorophylle, ce courant a sa source dans une énergie radiante, libre d’attache avec la matière, et qui, en s’incorporant à celle-ci, enchaîne les atomes de carbone, d'hydrogène et d’oxygène, de manière à en former les hydrates de carbone (le glycose en particulier).

b Énergie chimique — Pour les cellules dépourvues de chlorophylle, et la levure est dans ce cas, ce courant a son origine dans la destruction d’un composé chimique (le glycose précisément) qui, en déchaînant ses atomes, rend disponible tout ou partie de l’énergie qui les maintenait agrégés.

Combustion complète. — Dans beaucoup de cas, les cellules poussent cette décomposition des hydrates de carbone jusqu’à la formation de corps qui, comme \ l'acide carbonique et l’eau, ne sont plus susceptibles d'en fournir par une nouvelle décomposition. C’est lorsque l'oxygène intervient dans la réaction destructive et que cette oxydation est complète. Le glycose est alors consommé d’une façon économique, puisque l’être en tire toute l’énergie qu’il peut fournir.

Destruction partielle. — lel n’est pas le cas de la levure, qui dédoublé le ülvcose en deux corps, dont l’un, l’acide carbonique, est, il est vrai, complètement brûlé ; mais dont l’autre, l'alcool, est encore très endothermique, c’est-àdire conserve une grande quantité d’énergie, les 9/10 de celle qui était contenue dans le glycose dédoublé. Du corps qu’elle détruit comme aliment énergétique la levure ne retire donc que la dixième partie, d'où il suit que, pour accomplir ses travaux intérieurs et extérieurs de végétation et multiplication, elle doit en détruire dix fois plus que si elle 1 oxydait.

PROLÉGOMÈNES

Et c'est bien là ce qui lui donne son caractère de ferment, c'est-à-dire ce qui diminue le rapport quantitatif delà masse agissante à la masse transformée. La cellule île levure néanmoins n'est pas réduite à s’alimenter d’énergie exclusivement de cette façon ; elle peut vivre aussi comme une plante ordinaire, cela dépend des conditions qui lui sont offertes par le milieu dans lequel elle est ensemencée. Tout ce qui a été dit plus haut suppose que la levure a été introduite dans un milieu convenable (nécessairement sucré) dont l’oxygène a été chassé et n’y a pas d'accès. Ce milieu, au contraire, contient-il de l’oxygène en dissolution, et pour cela laisse-t-il à l’air un accès suffisant, les choses alors se passent autrement. L'oxygène intervenant, la cellule de levure l'emploie à oxyder plus ou moins complètement le glycose (qui ne doit jamais faire défaut, mais dont une quantité beaucoup plus faible suffitalors à ses besoins), dégage de l’acide carbonique, mais forme peu ou pas d’alcool, se comporte, en un mot, comme les cellules des tissus végétaux ou animaux dans les conditions habituelles.

5. Êtres aérobies et anaérobies. — L’organisme ferment, comme l’a le premier vu Pasteur, a donc deux façons de vivre : l’une aérobie qui est la façon pour ainsi dire ordinaire; l'autre anaérobie qui est spéciale et dans laquelle il trouve encore à satisfaire aux conditions de son existence ; d’où la formule célèbre que la fermentation est line vie sans air, c’est-à-dire sans oxygène. Et ceci ne veut pas dire que l’oxygène n’intervienne en rien dans le processus vital qui conserve et multiplie les cellules de levure; mais seulement que cet oxygène n’est pas de l’oxygène initialement libre, comme celui que nous respirons. Libéré de ses combinaisons, lors de la décomposition de la molécule de glycose, cet oxygène est immédiatement réemployé par la cellule-ferment et se retrouve dans l’acide carbonique qu’elle dégage. La formule théorique par laquelle on exprime la réaction fermentative est globale, empirique et même simplement approximative. Elle exprime un état initial et un état final de la réaction; elle ne peut rien nous dire de précis sur les transformations intermédiaires que nous savons d avance complexes, et que nous sommes autorisés à supposer calquées sur celles des processus vitaux les plus répandus.

6. Adaptation de l’être au milieu. — En ce faisant, nous rattachons les fermentations à ces processus vitaux, comme il a été dit; mais, en même temps, nous les caractérisons au milieu d'eux par des conditions spécifiques. La fermentation (il s’agit surtout de la fermentation alcoolique, plus étudiée et mieux connue que les autres) n'est donc pas un attribut exclusif de certains êtres organisés, comme on a pu avoir tendance à le croire à un moment donné, mais un processus , une fonction vitale de ceux-ci, adaptée à certaines conditions de leur milieu. Toute cellule végétale ou animale présente, à des degrés très divers, des adaptations de ce genre.

Des fruits mis à l’abri de l’air, dans une atmosphère d’acide carbonique, donnent de l’alcool au dépens de leur sucre (Lechartier et Bellamy) ; des plantes entières peuvent faire de même (Muntz).

Seulement dans ces derniers cas, la quantité d’alcool est extrêmement faible. Dans le sens général, toute cellule est bien à quelque degré un ferment ; mais, dans le sens pratique, il faut réserver cette expression pour les microorganismes qui opèrent avec facilité dans ces conditions de vie particulière et avec lesquels la réaction fermentaire a un grand rendement.

I. Analyse du phénomène fermentaire. — En rattachant la fermentation à un phénomène vital, nous faisons une constatation

FERMENTATIONS

d’une grande importance, car elle nous indique par là même l’ordre de conditions auquel il faut toucher pour nous rendre maîtres du phénomène; mais elle n’est pas une explication, dans le sens analytique du mot et on comprend que les chimistes aient tenté de rejeter ces études hors de leur science, comme échappant à son objet. La fermentation alcoolique s'est encore chargée de fournir les faits et les arguments qui, rapprochés de certaines données de la physiologie animale et végétale, ont fait évoluer la question dans le sens proprement chimique.

II. Ferments figurés et ferments solubles. — Si, au lieu du glycose, la solution qui sert de milieu à la levure contient du sucre de canne, la fermentation se fait encore, mais elle n’a plus lieu directement. Elle est précédée d’une transformation préalable du sucre de canne en glycose et lévulose, qui sont, eux, des sucres directement fermentescibles. Cette transformation n’est pas le fait de l’acidité de la liqueur comme on l’avait pensé d’abord. Elle peut avoir lieu en milieu alcalin. L’agent qui la produit est une substance, facilement isolable de la levure (lavage à l’eau glacée), précipitable par l'alcool, redissoluble d'eau et, qui borne son action à hydrater le saccharose, en le dédoublant en deuxsucres réducteurs, après quoi la fermentation alcoolique peut commencer. Celte substance (Y invertine ou sucrase ) appartient à la classe des ferments dits solubles , appelés encore les diastases ou les enzymes. C’est, comme on voit, un ferment hydrolysant et dédoublant et, par ses caractères de précipitation et de solubilité, il se distingue nettement de l’organisme ferment (la cellule de levure) d’où il procède (Bertiielot).

Diastases. — Les diastases, ferments généralement hydrolysants, sont très répandues dans les organismes tant végétaux qu’animaux. Il suffit de nommer la diastase de l’orge germé, celles de la salive et du pancréas, la pepsine, la trypsine, etc., toutes substances de nature organique, mais qui ne passent pas pour être organisées, dans le sens qu’on donne communément à ce mot. Elles sont élaborées par des cellules qui, chez les animaux notamment, les déversent à la surface du tube intestinal, où elles opèrent les fermentations digestives.

1. Unité du complexe fermentaire. — Généralisant l’idée de Berthelot, Cl. Bernard voyait dans les cellules glandulaires, qui sécrètent ces substances, les équivalents des organismes ferments ou ferments figurés et dans les produits sécrétés les ferments solubles ou diastases analogues à l’invertine de la levure de bière. Cela d'autant mieuxque les glandes de l’intestin, par exemple, sécrètent une invertine qui dédouble le saccharose en glycose et lévulose. D’après cette

PROLÉGOMÈNES

manière de voir, la fermentation se rattache Lien toujours à un processus vital, mais son agent exécuteur s’en sépare et se présente à nous sous la forme d'un réactif, à la vérité très spécial, mais qui se rapproche des espèces chimiques proprement dites. On peut donc supposer que, dans tous les actes fermentatifs la cellule-ferment (levure, bactérie, moisissure, etc.), élabore un réactif de ce genre et que c est à lui qu’il faut imputer le travail de décomposition, qui caractérise chacun de ces actes en particulier.

Son analyse. — Pour revenir à la fermentation alcoolique, la cellule de levure, en lus du ferment hydro lisant par lequel elle invertit le sucre de canne pour en tirer des sucres réducteurs , en élaborerait un autre, par lequel elle dédouble ces sucres réducteurs en alcool et acide carbonique. Cette seconde diastase ne se laisse pas séparer aussi facilement que linvertine; un lavage de la levure n’y suffit pas. Buchner a réussi, en broyant mécaniquement la levure, de manière à rompre les membranes de ses cellules, à retirer de celles-ci une substance soluble dans l’eau, ayant les caractères généraux des diastases et qui, mise en présence d’une solution de glycose, y détermine la fermentation alcoolique.

2. Le phénomène vital et le phénomène chimique. — Ainsi, dans la celluleferment, on isole un réactif formé par elle et qui est capable, en dehors d'elle, d opérer la fermentation. Et ce réactif serait d’ordre chimique et non vital connue la cellule d’où il provient. En passant de celle-là à celui-ci, on franchirait la limite des deux règnes qui se partagent la nature. C’est une conclusion qui ne taisait pas doute il y a seulement quelques années. Présentement on se montre moins affirmatif. On n’est plus aussi certain qu’il faille séparer les diastases du règne vivant, pour les ajouter à la liste des réactifs simplement chimiques.

Les critères invoqués. — La solubilité dans l'eau et dans divers véhicules, l'absence de toute forme spécifique, la non multiplication de ces corps, les distinguent évidemment de ceux qui ont l’organisation cellulaire. Par contre, Y impossibilité de les obtenir autrement qu'en les retirant d'un être lui-même vivant, la diminution de leur activité par le froid, l'augmentation de celle-ci par la chaleur dans certaines limites, son annihilation définitive par des températures qui approchent plus ou moins de 1 00 degrés, sont des caractères qui leur appartiennent en commun avec les êtres manifestement doués de vie. Les critères qui nous servent à distinguer la vie d'avec la nature inanimée n'ont, dans le fond, rien d’absolu. Extrêmement accusés quand on oppose des témoins bien caractérisés des deux règnes, ils deviennent indécis dans les cas limites comme celui qui est ici en discussion. La question ne peut s’éclairer, sinon se trancher, que par une analyse plus approfondie des propriétés et fonctions de ces corps, analyse pour laquelle des méthodes nouvelles sont à créer.

La distinction est dans le point de vue. — En attendant, par cet exemple comme partant d’autres, nous voyons que ces expressions de chimique et de vital, par lesquelles nous cherchons à caractériser les phénomènes dans les êtres qui nous entourent, correspondent à des points de vue plus qu’à des objets nettement séparables. Ce sont des faits discernables, mais non localisables.

Les phénomènes accomplis par l’être vivant sont chimiques dans leurs résultats, chimiques par conséquent dans leur cause efficiente : et pourtant nous avons le sentiment que l'être vivant ne peut pas être confondu avec un objet ordinaire quelconque. A quoi attribuer cette différence?

La séparation est dans notre esprit, l’union persiste dans le fond des choses. En passant, comme on le dit, du physique au vital, on atteint le vital sans

FERMENTATIONS

abandonner le physique. On passe d'une catégorie d’un ordre inférieur a une catégorie d’un ordre supérieur dont l’existence implique la première à l'état d’élément composant. La catégorie vitale implique la catégorie physique, au point qu’elle ne se comprend pas sans elle; l’inverse n’est pas. En s’édifiant sur des fondements physiques, la catégorie vitale s’impose à notre esprit, parce qu’en elle le physique s’organise et s’assimile, au point de constituer une unité évidente, plus frappante en soi que celle des éléments qui la constituent et que l’analyse y fait apparaître.

III. Synonymie. — En somme, sous le nom de ferments on désigne tantôt des êtres cellulaires (champignons, bactéries, etc.), ce sont les ferments dits figurés, tantôt des corps non visiblement organisés qui dérivent des précédents ou de toute cellule quelconque végétale ou animale (ce sont les ferments dit solubles, ou enzymes ou diastases, etc.) et ce sont ces derniers qui sont proprement les agents de la réaction fermen taire, laquelle est simple quand on les fait agir isolément et au contraire complexe quand on fait intervenir l’être cellulaire en totalité. Seulement, même dans ce dernier cas, la fermentation garde encore une simplicité relative, en raison de ce qu’elle est caractérisée pratiquement par une réaction dominante, au regard de laquelle toutes les autres opérations nécessaires à la vie du ferment disparaissent en quelque sorte au point de vue quantitatif.

Les fermentations, ramenées à l’action plus élémentaire des enzymes, nous expliquent en somme d’une façon suffisante les processus de destruction organique, qui sont ceux qui forment la partie la plus visible du cycle vital. C’est quand on vise les manifestations extérieures apparentes de la vie, qu’on peut dire d elle qu'elle est une fermentation. La chaleur animale, les travaux extérieurs qui accompagnent son dégagement sont d origine ler-

mentalive.

IV. Opérations synthétiques. — Mais ces phénomènes ont une contre-partie nécessaire dans l’incessante reconstruction du protoplasme, qui refait à la fois sa substance plastique et ses réserves énergétiques, à mesure de leur destruction. Le tourbillon ou cvcle vital a une phase ascendante , comme il a une phase descendante. Les opérations chimiques, qui répondent à cette phase constructive ou restauratrice, sont ce qu’on appelle des synthèses, comme les précédentes étaient des analyses. Et ces mots doivent être pris non dans le sens vague ou superficiel de combinaisons ou décombinaison de corps hétérogènes, mais dans le sens profond qu ils ont en énergétique. La synthèse est essentiellement une réaction chimique qui crée des corps endothcrmiques, c’est-à-dire dans

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laquelle il y a pas d’énergie intérieure intra-moléculaire ; l’analyse étant l’opération inverse, dans laquelle cette énergie, enchaînée à la molécule, et qui lie ses éléments constituants, se déchaîne extérieurement à elle, sous des formes variées, mais le plus ordinairement sous forme de chaleur ou de travail mécanique.

Leurs formes multiples. — Les opérations analytiques de feimentation sont, comme on a vu, des dédoublements , des hydratatl0nsi des oxydations. Les opérations synthétiques qui les préparent ou les suivent consistent en 'polymérisations ou condensations de la molécule, en déshydratations et en réductions , c’est-à-dire sont les inverses des précédentes et forment avec elles, dans une cellule donnée, un ensemble très complexe et non exactement symétrique.

1. Les procédés de la chimie vivante. — La chimie minérale, aussi bien que la chimie vivante, connaît ces opérations synthétiques et endothermiques,

< omme elle connaît les opérations inverses dont il est question plus haut. Mais, dans un cas comme dans l’autre, dans les synthèses comme dans les analyses’ si les produits obtenus sont les mêmes, la seconde a des procédés que la première est incapable de mettre en œuvre, cela au moins d’une façon générale.

L action fermentaire, d est vrai, a en chimie minérale son pendant dans la catalyse, mais les exemples de ce genre sont peu nombreux. Dans l’être vivant, chaque opération analytique a son catalyseur approprié. Ce sont ces catalyseurs auxquels on donne le nom d’enzymes ou de diastases.

Dans les opérations synthétiques, l’être vivant parait avoir aussi un procédé general, un genre d’instrument adapté à ce mode de réactions et qui dans le detail est approprié à chaque cas particulier. On en peut voir un spécimen dans la chlorophylle des plantes, dont on connaît l’action à la fois réductrice sur l’acide carbonique de l'air et fixatrice du carbone sur la plante elle-même. On tend à multiplier, à généraliser ces agents de synthèse. L’opôîalion synthétique ou assimilatrice aurait son instrument approprié, comme 1 operation analytique fermentaire ou désassimilatrice a le sien dans la diastase. Ouel nom général conviendrait-il de donnera ces agents synthétiques assimilateurs pour marquer à la fois les relations qu’ils ont avec les diastases et la ditfélence protonde qui les sépare d’elles? Quelques-uns, frappés surtout delà ressem- ) auce, ont poussé la comparaison de ces deux ordres de corps ou d’agents jusqu a 1 assimilation, ils proposent de ne voir dans les réactions synthétiques de cire vivant que des actes fermentaires d’un ordre particulier, la fermentation comprenant des réactions aussi bien synthétiques qu’analytiques. Cette manière de voir nous parait exagérée.

Convenance des ternies. — La définition des mots, on le sait, est arbitraire et c est à chaque instant qu’un terme, par suite du progrès des connaissances et de la pauv reté de la langue, est détourné de son sens primitif, pour en prendre un plus conforme à la réalité des choses d’abord méconnue. Mais encore, convient-il qu’un mot ne désigne pas le contraire de ce qu’il indiquait primitivement ou de ce qu’il signifie éthymologiquement. Le mot fermentation {ferrer c) nous parait devoir être réservé spécialement pour les réactions réalisées par des catalyseurs d’origine organique, s’accompagnant d’un dégagement de chaleur, dune libération d’énergie; et il faut conserver le nom de 'diastases

FERMENTATIONS

(Siaa-aji?, séparation) à ces réactions avant tout exothermiques. On pourrait donner le nom de synaptases (ayva-tw, je réunis) aux agents réalisant les opérations analogues, mais inverses, c’est-à-dire endothermiques, de 1 être vivant. Les fermentations complexes, comme celles qui sont provoquées par les levures et les bactéries, comprennent forcément des actes diastasiques et des actes synaptasiques, mais dans l'ensemble les premiers ont la prédominance et donnent sa caractéristique à l’acte fermentaire envisagé dans sa totalité.

2. Comparaison des procédés d’analyse et de synthèse. — L’étude détaillée des réactions tant diastasiques que synaptasiques si incomplète encore (malgré d’importants travaux) pour les premières et à peine commencée pour les secondes, pourra seule mettre en évidence la ressemblance, comme les différences, qui existent entre elles. Les premières études sur la question sont en faveur de leur ressemblance. Une telle recherche n'a guère porté jusqu’ici que sur 1 analyse et la synthèse de corps très voisins, nominativement le glycose et le maltose, étudiés de ce point de vue par Croft-Hill. Cet auteur a observé le fait suivant, 1res digne d’intérêt, quelque explication qu’on en donne. Soit un mélange de glycose et de maltose dans une solution, si on y introduit un ferment retiré de la levure de bière, que l’auteur identifie avec la maltase, on peut voir le glycose augmenter de proportion au dépens du maltose dédoublé qui diminue, c est le cas ordinaire bien connu ; mais on peut également voir le maltose augmenter dans la solution par condensation du glycose, ce qui est l'indice d’une réaction déshydratante, partant synthétique, qui associe l’une à l'autre deux molécules de glycose, pour donner un nouveau maltose nouvellement constitué.

Opérations réversibles. — La réaction n'a pas lieu indifféremment dans les deux sens, mais se fait dans l’un ou dans l'autre, suivant les proportions prédominantes de l’un des deux corps, à partir d’un certain taux. 11 semble qu il y ait réversibilité entre la formation du maltose quand le glycose prédomine et celle du glycose quand c’est le maltose qui est en excès.

On a comparé cette réversibilité à celle qui a été observée par Bertiielot et Péan i>e Saint-Gilles dans la formation des éthers. Un alcool étant mis en présence d’un acide, il se forme un éther correspondant et la réaction s’arrête quand le mélange contient une proportion déterminée des trois corps en présence : elle change de sens si le corps nouveau (l’éther) est introduit en excès dans le mélange. A s’en tenir aux apparences, il y a évidemment une grande ressemblance entre les faits signalés plus haut et ceux relatifs aux phénomènes d’éthérification. Dans les phénomènes observés par Croft-Hill, commedans ceux observés par Bertiielot et Péan de Saint-Gilles, il s’établit un équilibre chimique ; autrement dit, dans de certaines conditions déterminées une réaction donnée est limitée par la réaction inverse : si l’équilibre vient à être rompu, au bout d un certain temps il se rétablit de nouveau par le jeu d’une réaction compensatrice. Dans l’éthérification, la réaction est spontanée; dans la transformation des monoses en bioses et réciproquement, la réaction ne se produit que sous 1 influence d’un catalyseur. Dans ce second cas, les corps mis en présence ne réagissent pas d’eux-mèmes, la réaction qu ils sont susceptibles de donner éprouve une résistance que l'action catalytique du ferment sait vaincre. Cette différence n'est pas propre à l’être vivant, la catalyse existant en dehors de lui; elle est néanmoins caractéristique du genre de réaction en question.

On peut exprimer les choses de la façon suivante : en l’absence du catalyseur la vitesse de la réaction des monoses sur les bioses et réciproquement esl nulle; en rompant l’obstacle qui est apporté à cette réaction, le catalyseur permet a

celle-ci de se faire avec une vitesse donnée, jusqu'à ce que l’équilibre soit établi ; il ne change pas la place, le niveau auquel s’établit cet équilibre. Une question reste toutefois indécise : est-ce un seul et même ferment qui opère, suivant les conditions, les deux réactions inverse et réalise, tantôt l’action diastasique, tantôt l'action synaptasique ? La question peut être considérée comme encore indécise.

Si oui, le phénomène serait à proprement parler réversible; si non, la réversibilité serait seulement apparente: il s’agirait de deux phénomènes inverses, mais indépendants. Nous n’avons aucun moyen d’identifier les corps de la nature des ferments autrement que par les effets qu’ils produisent. Avec nos moyens actuels, la question ainsi posée est insoluble expérimentalement. Théoriquement, il est vrai, il n y a pas de difficulté à ce que le même catalyseur opère les deux réactions inverses, suivant les conditions qui lui sont offertes. Tout ce qu il réclame, c est qu’on lui fournisse l’énergie appropriée dans le sens convenable à la transformation qui doit s opérer, la réaction étant exothermique dans un cas, endothermique dans l’autre. 11 agirait alors comme une machine réversible.

Les procédés synthétiques de 1 être vivant restent entourés d’une grande obscurité; ses procédés analytiques, par contre, commencent a être un peu mieux connus et on peut formuler dès maintenant certaines lois concernant leur action. Ces lois ne concernent pas précisément la mécanique moléculaire de l’action des enzymes ou ferments, mais seulement les notions préalables sur lesquelles repose leur classification en groupes et sous-groupes plus ou moins nombreux et compliqués, ainsi que les rapports qu’ils ont entre eux dans 1 exercice des fonctions ou en un seul mot dans l’organisation des êtres vivants.

/. — Rapports entre le ferment et la substance fermentescible.

Entre la substance fermentescible et le ferment il y a un rapport défini. Le ferment est adapté à la substance fermentescible comme une clef l’est à sa serrure , suivant la comparaison très expressive de Fisciier. Pour prendre nos comparaisons dans les hydrates de carbone, la transformation du maltose exige une maltase, celle du sucre de canne une sucrase (ou invertine), celle de l’amidon une amylase, celle du lactose, une lactase, etc. — Dans les cas qui viennent d’être cités l’opération fermentaire consiste en (les dédoublements de la molécule du corps fermentescible avec généralement fixation d’eau sur les molécules plus simples qui résultent de ce dédoublement. D autre part, ces transformations ne sont pas les seules que ces corps soient susceptibles de subir sous 1 influence des ferments. Leur molécule plus ou moins complexe pourrait être disloquée autrement, avec fixation non plus d’eau

FERMENTATIONS

mais d'oxygène sur les produits de la fermentation. Les ferments du premier genre, beaucoup mieux connus, sont di ts hydrolysants : ceux du second genre sont dits oxydants. Il ne lait plus doute a l'heure présente que des ferments solubles, des enzymes oxydantes (celles qu’on appelle oxydases), existent dans les microorganismes, bactéries, cellules végétales et animales, dans lesquelles, ou au contact desquelles s’opèrent de telles oxydations.

I. Groupes généraux des ferments. — On peut donc établir des groupes généraux de fermentations caractérisés d’après la nature en quelque sorte qualitative de la réaction et le corps auxiliaire, eau ou oxygène qui se fixe sur les produits de la transformation.

II. Groupes secondaires. — Ces groupes dont nous n indiquons ici que les deux plus communs, une fois constitués, des subdivisions nouvelles y sont à introduire d’après la considération suivante. La molécule attaquée par le ferment peut être plus ou moins complexe, c’est-à-dire formée par la condensation de deux, de trois, ou d'un plus grand nombre de molécules considérées comme simples. L'acte fermentaire pourra avoir pour résultat de détacher du groupement moléculaire primitif une ou plusieurs de ses molécules composantes, autrement dit de le laisser subsister avec une partie de sa complexité primitive, ou bien de le ramener à ses constituants

moléculaires pris pour éléments.

L’hydrolyse des hydrates de carbone nous fournit des exemples tvpiques de ces fragmentations opérées par les agents termentaires et permet dans une certaine mesure d’en indiquer les lois.

Suivant la remarque de Bourquelot, pour comprendre comment les ferments disloquent les complexes moléculaires qu ils attaquent et quels sont à la fois et les produits et les degrés de la décompotion, il faut montrer comment ces complexes se forment en partant des molécules les plus simples.

a. Hexobioses. — Le glycose est une hexose, ce qui veut dire que sa molécule renferme six atomes de carbone, et c'est une saccharo-monose ou hexomonose , ce qui signifie que sa molécule est simple. Cette molécule, en se soudant à ellemême de différentes façons avec élimination d'eau, donne naissance à plusieurs composés isomériques, des saccharobioses ou hexobioses. Citons le maltose, le tréhalose, le gentiobiose, le touranose. Pour dédoubler ces différentes bioses et les ramener par hydrolyse à la molécule de glucose , il faut pour chacune d elles un ferment particulier (mallase, trélialase, gentiobiase, touranase), autrement dit, autant de ferments particuliers que le glycose fait , en s'associant à lui-meme, de combinaisons diverses. Mais le glycose peut ainsi se combiner en perdant une molécule d’eau, avec d’autres liexoses, telles (pie le lévulose, pour former le saccharose, le galactose pour former le lactose, le galactose pour former le meli-

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fciose, en donnant naissance à des hexobioses (éthers oxydes) analogues aux précédents. Pour dédoubler chacun de ces éthers, il faut naturellement aussi un ferment particulier (invertine ou sucrase pour le saccharose, lactase pour le lactose, mélibiase pour le mélibiose).

b. Hexotrioses. lous ces éthers qui sont des hexobioses (tant ceux qui sont formés de deux molécules de glycose condensées que ceux qui sont formés d une molécule de glycose associée à une molécule d’un autre hexomonose) peuvent, à leur tour, se combiner à du glucose ou à tout autre hexose, de façon à former des hexotrioses, le gentianose, par exemple, qui renferme une molécule de lévulose et deux molécules de glucose. La triple molécule résultant de cette union pourra être attaquée par les ferments précédents; mais chacun de ces ferments n'est apte à en séparer que la molécule qu’il détache en s’attaquant à unehexobiose correspondante. C’est ainsi que l’invertine ou sucrase détache du gentianose la molécule de lévulose, en laissant intacte unehexobiose qui est le gentiohose (composé de deux molécules de glucose). — Pour compléter l'hydrolyse, il taut faire intervenir un autre ferment des liexoses, la gentiobiase.

c. Polysaccharides. — Par voie de combinaison progressive on ferait de même des hexotét roses et généralement des polysaccharides plus condensés. Leur attaque par les ferments suit la même loi. Il faudra autant de ferments moins un qu'il y à de molécules hexoses dans le complexe moléculaire attaqué ; chaque molécule, peut-on dire, a un mode spécifique d’association dans le complexe et réclame un agent spécifique pour en être détachée. Si, il est vrai, cette association spécifique se rencontre plusieurs fois dans la même molécule, autrement dit si le polysaccharide renferme plusieurs fois le même hexose (maltose par exemple), on peut admettre que le même ferment intervienne plusieurs lois. Le principe général n'en subsiste pas moins.

L attaque du complexe moléculaire qui doit être hydrolysée complètement ne se fait pas indifféremment, ni simultanément sur toutes ses molécules composantes : les ferments doivent agir successivement et dans un ordre déterminé. Si le composé primitif est insoluble, le premier effet produit sera celui qui liquéfie le corps à hydrolyser : même pour le composé soluble, il paraît y avoir un ordre invariable. Pour reprendre la comparaison très expressive de la clef et de la serrure, les polysaccharides et composés analogues seraient munis d’une sériede serrures qui s’enclenchent les unes les autres dans un ordre qui détermine celui dans lequel doivent agir les clefs destinées à les ouvrir (Bourquelot et Hérissev).

d. Glucosides. Le glucose (hexomonose) peut se combiner à d’autres corps que des hexoses, par exemple à des dérivés phénoliques qu’on appelle des glucosides. Ces associations du glucose avec des dérivés phénoliques divers sont également spécifiques ; mais ces modes d’association peuvent se présenter les mêmes dans des glucosides divers. Dans ce cas un même ferment peut dédoubler plusieurs glucosides. La spécificité du ferment se rapporte non à la matière de la molécule et de ses constituants, mais au groupement particulier des atomes par lesquels se fait la liaison. C’est ainsi qu’un même ferment, l’émulsine, parait dédoubler la salicine, la coniférine, l’aucubine, etc. 11 est à remarquer que tous ces glucoses dédoublables sont lévogyres [ Bourquelot et Hérissev).

e. Glucosides complexes. — Les hexobioses du glucose peuvent, à leur tour, se combiner à des dérivés phénoliques, pour donner des glucosides d’un ordre plus complexe, tel Y amygdaline qui résulte de la combinaison d'un he.xobiose (peut-être legentiobiose) avec l’aldéhyde benzoïque et l'acide cyanhydrique.

FERMENTATIONS

L’hydrolyse totale demande alors l’intervention de deux ferments: la genliohiase et l’émulsine.

Ferments multiples. — D’une moisissure commune, VAspergillus niger, obtenue en la cultivant sur le liquide de Raulin, on retire un mélange qui a la propriété de saccharilier l’amidon et l’inuline, de dédoubler le sucre de canne, le maltose et le tréhalose, et qui, comme l’a vu Bourquelot, dédouble encore la salicine (glucoside de l’alcool saligénique). Ce mélange doit donc contenir les ferments solubles correspondants, à savoir: l’amylase, l’inulase, l'invertine on sucrase, la trélialase et l’émulsine. — Du Pénicillium glaucum , on peut retirer de l’invertine, un peu de maltase et d'amylase, plus de l'inulase et de la tréhalase. ('es végétaux microscopiques ont ainsi à leur disposition des agents digestifs (hydrolisants et dédoublants) capables d’agir sur un certain nombre de substances pouvant servir à leur nutrition et conformes à leur nature particulière et variée dans le milieu. Un organisme élémentaire , une cellule unique , peut ainsi avoir à sa disposition une série d'agents fermentaires pour réaliser les opérations d'où dépendent scs fondions.

III. Ferments complémentaires. — Certains ferments ne sont capables d'agir sur les substances qu’ils sont aptes à transformer , qu’autant quils sont aidés dans leur action par d’autres ferments, qui eux-mêmes seraient inactifs sans le concours des premiers. Peut-être ce fait est-il plus général qu'il ne parait; mais il est particulièrement évident quand les deux ferments proviennent de cellules topographiquement distinctes et même éloignées les unes des autres. — L'exemple le plus caractéristique est fourni par la digestion tryptique des substances albuminoïdes. La trypsine est originaire du pancréas. Le suc pancréatique qui la contient passe pour avoir le pouvoir d’hydrolyser l'albumine qu’il amène à l'état non seulement de peptones mais d’acides amidés (leucine, tyrosine, etc.). Or cette dislocation de la molécule d’albumine n’a lieu en réalité que si une autre substance, Y enter o kinase qui est contenue dans le suc entérique vient ajouter son action à celle de la trypsine. Le suc intestinal favorise également la saccharification de l’amidon par le suc pancréatique, mais le fait est moins net que pour la trypsine, la saponification des graisses n’est que très peu influencée (Pawlow, Cuepolvanikow 1899, Lintwerew 1900, IIanicke 1901).

Suc pancréatique et suc intestinal; trypsine et entérokinase. — O11 démontre ces faits très facilement. Lorsqu'on se procure du suc pancréatique par le moyen de fistules du pancréas et qu’on le mélange avec du suc intestinal pris dans le duodénum, l’activité protéolytique est toujours considérablement augmentée, ce dont on juge par la A'itesse et la grandeur do la transformation. Il arrive souvent que le suc pancréatique seul n’opère aucune digestion, et cela d’autant moins qu’il est plus pur d’éléments étrangers, le mélange avec le suc duod'nal lui communique aussitôt toute son

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activité. On fait des observations analogues avec l’extrait aqueux ou glycériné, qui essayé seul est toujours très peu actif.

1. Conditions des essais. — Le suc pancréatique peut être fourni par un chien à fistule permanente créée par la transplantation à la peau de la partie du duodénum qui supporte l'orifice du canal de Wirsung; mais il faut le recueillir dans le canal même en évitant tout mélange avec le liquide sécrété par la collerette duodénale fixée à la peau. Il est alors inactif (Delezenne). Le pancréas prélevé sur un chien, puis introduit aussitôt dans une solution de fluorure de sodium à 2 p. 100, fournit également une macération inactive (Delezenne).

Comme substance à transformer à la fois commode et sensible pour réaliser la digestion, on peut se servir de lait centrifugé, débarrassé de la plus grande partie de ses matières grasses par la filtration sur papier mouillé, puis stérilisé à 10a° pendant vingt minutes. Additionné du mélange de suc pancréatique et d’entérokinase, il devient transparent en quelques minutes (Bierry et Henri).

L’entérokinase n’est pas une sécrétion des microbes qui pulullent dans Lin festin ; elle existe dans le suc stérile (non pas stérilisé) pris sur un chien à peu près à terme (Delezenne et Frouin). Elle est un produit appartenant à l’organisme animal et formé par certains de ses éléments.

C’est un corps qui passe à travers les bougies de filtration (Bierry et V. Henry).

Activité. — L’entérokinase manifeste son activité à des doses extrêmement faibles. D’après Delezenne, il suffit de 1/10000 de milligramme pour activer 10 centimètres cubes de suc pancréatique inactif.

Rapport quantitatif entre le ferment et l’effet produit. — On ne peut pas le fixer en valeur absolue, puisqu’on n’a aucun moyen d’isoler le ferment à l’état de pureté et de l’identifier à lui-même dans toutes les préparations que l’on en fait. Mais, en agissant d’une façon comparative sur un ferment d’une origine donnée, employé en quantités variables pour la même masse de substance à transformer, Dastre et Stassano ont établi qu'il existe dans de certaines limites une •proportionnalité entre la masse du ferment et la vitesse de la transformation. Les quantités de substance transformées croissent avec celles du ferment employé. Si on diminue indéfiniment la proportion du ferment il y a une limite à partir de laquelle la transformation est nulle; c’est la dose minimale. Si on l’augmente indéfiniment, il y a une autre limite à partir de laquelle la transformation ne croit plus pour des doses croissantes, c’est la dose maximale. Les auteurs précédents lui donnent le nom de seuil de la fermentation. Nous transférons, quant à nous, cette désignation à la dose minimale, pour mettre cette expression en rapport avec celle admise dans l’excitation des nerfs et des autres tissus. 11 est admis que le seuil de l’excitation correspond à l’effet obtenu par la plus faible excitation.

Quand le phénomène fermentatif dépend de l’action combinée de deux enzymes, il ne commence évidemment à se produire que pour les deux doses minimales correspondant aux deux ferments.

2. Origine de l’entérokinase. — L’entérokinase est sécrétée particulièrement par la muqueuse duodénale. Contrairement à ce qu’on serait tenté d’admettre, elle ne provient pas des cellules des glandes de Lieberkühn, ni des cellules à mucus de 1 intestin. Delezenne admet qu’elle provient des organes lymphoïdes de la muqueuse, particulièrement des plaques de Peyer. Si, en effet, on lave le duodénum, de manière à le débarrasser de tout le suc intestinal épandu sur sa surface, et qu’alors on enlève les plaques de Peyer, on peut en extraire

FERMENTATIONS

1 enlérokinase par l’eau chloroformée, comme les autres ferments. Lorsqu’on traite la muqueuse par une solution de carbonate de soude (3 p. 1000) l’entérokinase s’extrait avec les nucléo-albumines ; l'acide acétique précipite ces corps; derechef réduits à l'état de poudre fine, ils se dissolvent entièrement dans une solution légèrement alcaline, en conférant au liquide un pouvoir favorisant marqué (Rillon et Stassano). On n en extrait point des autres parties de la muqueuse contenant les glandes de Lieberküiin. Ce ferment est sécrété par les mononucléaires. Delezenne a réussi à le retirer des exsudats qui contiennent ces éléments en abondance. La couche leucocytaire du sang coagulé lui a montré encore les mêmes propriétés. L'origine leucocytaire de l'entérokinase est contestée par Gley et Camus.

Ces faits donnent une signification nouvelle aux anciennes expériences de Schi ff et de Herzen, relativement à l’action favorisante qu’ils attribuent à l'extrait de rate sur la digestion pancréatique, et cela en raison de la quantité de mononucléaires qui sont contenus dans les organes lymphoïdes de la rate.

Explication des anciennes expériences avec le suc pancréatique. — li reste toutefois à expliquer comment le suc pancréatique extrait des Fistules et celui qui est préparé à l’aide de la glande, et vendu dans le commerce est néanmoins actif assez souvent (et le dernier même ordinairement) dans une certaine mesure, quand on s’en sert pour les digestions artificielles. Delezenne explique ces résultats en admettant que l’entérokinase s’y trouve déjà plus ou moins mélangée, et qu’elle provient dans ce cas des globules blancs de l’organe ou extravasés dans le canal de la glande. La quantité nécessaire pour activer la digestion peut être des plus minimes.

Généralité. — On trouve l'enlérokinase dans toute la série des vertébrés : mammifères, oiseaux, reptiles, poissons. Le suc intestinal d’une espèce donnée active le suc pancréatique même d'espèces très éloignées et parfois avec plus d’énergie que le suc entérique de l'espèce même (Delezenne).

3. Nature fermentaire de l’entérokinase. — Delezenne a montré que Y entérokinase est un véritable ferment , ce qu’on reconnaît aux caractères suivants qui sont ceux des ferments : a) elle est entraînée par les substances précipitantes, telles que collodion, phosphate de chaux, alcool; 6) elle est altérée, puis détruite par la chaleur, à partir de 63° ; c) elle se fixe sur la fibrine avec beaucoup de facilité, cequi permet de l’enlever complètement aux liquides qui la contiennent. La fibrine qui a lixé l’entérokinase peut, à son tour, enlever la trypsine d’un ■autre liquide la contenant; tandis que la fibrine pure l’y laisse intacte.

Les kinases des leucocytes. — De même que les ferments digestifs sont devenus les types des enzymes ou diastases diverses qu’on trouve de plus en plus nombreuses dans beaucoup d’éléments cellulaires, de même l’entérokinase est devenue le type de ces ferments adjuvants qu’on rencontre également parallèlement avec les précédents. Ce sont encore les globules blancs (pii ont fourni les exemples de ces enzymes complémentaires. On démontre, en tout cas, leur existence dans les sérums dans lesquels baignent ces globules et on peut montrer qu'ils sont exsudés par ces globules dans ces sérums sous l’influence de certaines conditions.

4. Ferments hémolysants. — Si on injecte du sang d’un animal d’une espèce donnée dans le péritoine d’un animal d'une espèce différente, on détermine paires injections (au bout de peu de temps) l’apparition, dans le sérum sanguin de l’animal injecté, d’une substance qui est hémolysante (destructive des globules rouges) à l’égard de l'espèce qui a fourni le sang injecté. Ce sont les

Mohat et Doyon. — Physiologie. I. — 1

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Jeucocytes (les grands mononucléaires) qui ont fabriqué l'agent hémolytique, le ferment destructeur des hématies étrangères destinées à disparaître. Et en ce luisant ils ont obéi à la loi d’après laquelle chaque organisme, chaque glande digestive, chaque cellule, adapte sa sécrétion à la nature de l’aliment qui lui est offert. Le pancréas, par exemple, sécrète des ferments amyloly tique, lipasique et tryptique, adaptés en grandeur et en qualité aux substances que reçoit l’intestin.

Deux espèces de ferments hémolysants complémentaires. — Mais le tait qu il faut maintenant mettre en évidence, c'est que la substance hémolysante qui se développe dans le sérum de l’animal injecté avec du sang étranger, ou, comme 1 on dit, de l’animal « préparé», est formée de deux substances qui n'agissent pas l'une sans l'autre. — On démontre cette dualité en chauffant le sérum de l’animal préparé à 55°-56°. Ce sérum se montre alors privé de l’aptitude hémolysante; mais si on le mélange avec du sérum d'un animal non préparé (qui à lui seul n est pas hémolysant), il redevient hémolysanl. On en conclut que le sérum non préparé contient une substance nécessaire à l’hémolyse, mais insuffisante à la produire; que le sérum préparé en contient deux, dont l'une se détruit par la chaleur à 55°-56°, tandis que l’autre résiste à cette chaleur et que celle qui est détruite par cette température, est la même que celle qui existe normalement dans le sang.

Indépendance du pouvoir agglutinant. — Il faut noter que le sérum de l’animal préparé, qui par le chauffage perd son pouvoir hémolysant, conserve néanmoins son pouvoir agglutinant à l’égard des globules étrangers (les hématies se réunissent en amas volumineux visibles à l’œil nu, mais restent intacts indéfiniment). Le fait de l’agglutination est indépendant du fait de l'hémolyse.

Ainsi les deux substances qui interviennent sont bien complémentaires l’une de l’autre, elles sont toutes deux des substances-ferments; elles se distinguent néanmoins par certains caractères, comme il va être indiqué. On leur a donné des noms généraux pour les distinguer ; ces noms, malheureusement, varient avec les auteurs et suivant les idées qu’ils se font de leur rôle et du mécanisme de leur action.

a. Kinases végétales et microbiennes. — Dans la sécrétion de divers microorganismes du groupe des bactériacées, Delezexxe a trouvé des kinases analogues à celles de l'intestin des mammifères. Diverses espèces de champignons (en général réputés toxiques) donnent également, d’après le même auteur, des kinases qui ajoutées au suc pancréatique inactif digèrent l’albumine. Sous l’influence de la chaleur, ces corps commencent à perdre leur propriété à partir de 60-65° et sont détruits à 70°. Pour certains cette perte d’activité ne serait pas totale même après un chauffage pendant 10 à 15 minutes à 100° et même 120°.

Entérokinase et sécrétine. — Bayliss et Starlixg ont vu que si on fait macérer une muqueuse duodéno-jéjunale dans une solution acide (par exemple,

I ICI à 4 p-lOOOjetqu'on injecte le liquide de macération dans les veines d’un animal* on provoque une abondante sécrétion de suc pancréatique (ce suc est inactif). Wertheimer et Lepage avaient antérieurement observé que l’ingestion d’une solution acide dans le duodéno-jéjumun a ce même effet excito-sécréteur. La conclusion à tirer du rapprochement de ces faits c’est que, sous l’influence de l’acide, il se forme un produit particulier, la sécrétine, qui agit sur certaines sécrétions d une façon non exactement semblable mais analogue à celle de la pilocarpine par exemple. Il existerait dans la muqueuse duodéno-jéjunale une substance par-

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ticulière, le prosécréline, dépourvue de l'effet excitateur en question, que 1 action des acides venus de l’estomac transformerait en substance efficace. Et ainsi l’évacuation du liquide gastrique dans le duodénum exciterait la sécrétion pancréatique, la Fin du premier acte de la digestion ayant pour effet direct de provoquer celui qui lui fait suite.

Le sécrétine n'a pas pourtant une action étroitement limitée sur la sécrétion pancréatique. Dans les conditions artificielles de l’expérience faite par injection intraveineuse un peu massive, elle excite en même temps la sécrétion biliaire (Victor Henry et P. Portier) et d'autres sécrétions plus éloignées, telles que la salive (Gley et Camus).

La provision de sécrétine toute formée n’estdans la muqueuse intestinale qu'à l’état de trace (Gley et Camus). Elle est emportée par le courant sanguin (Wertheimer et Lepage Font retrouvée dans les vaisseaux efférents et l’intestin) et probablement aussi par le courant lymphatique (Delezenne trouve un effet sécrétoire à la macération acide des ganglions, la macération acide de la rate ne donne rien de pareil).

Le sécrétine peut se retirer de muqueuses riches enkinase: mais elle est (ainsi que la prosécrétine) bien distincte de la kinase. Cette dernière est détruite par une température de 66°, comme certains ferments : La sécrétine, elle, résiste à l'ébullition et se conserve indéfiniment (Camus).

G. Mode d'action de la sécrétine. — La sécrétine est de ce fait désignée comme un agent excito-sécréteur, plus spécialement adapté à la fonction pancréatique. Le mode d’excitation par lequel elle intervient est à distinguer de celui qu’on se figure habituellement et qui suit le cycle nerveux réflexe qu'on sait exister pour chaque organe. Dans le réflexe acide de Pawloav et Popielsky, l'agent soi-disant excitant formé dans la muqueuse par le contact de l'acide est transporté, transmis par le sang à l’organe sollicité ; quel est le lieu de son action et la nature des éléments sur lesquels il agit? Ce point est encore obscur. Ce qui est certain c’est que l’effet produit par injection vasculaire de sécrétine va croissant à mesure que l’injection est faite dans un vaisseau plus voisin du pancréas et se montre maximum quand elle est faite dans une artère pancréatique (Enriquès et Hallion). On peut se demander, à cause de cela même, s’il s’agit bien d’une excitation, au sens défini et non pas seulement métaphorique du mot. La sécrétine développée par l’acidité duodénale est une condition propre à faire apparaître la sécrétion pancréatique, voilà ce qui est démontré. Sur la nature de cette condition on ne sait rien de précis.

7. Substance du genre trypsine ; alexine, complément. — La substance banale, qui est détruite dans le sérum par un chauffage à 55°-ü6°, rfest autre que l 'alexine de Buciiner, c’est celle des deux à laquelle Erlich réserve le nom de complément. Elle existe dans le sérum des animaux même non préparés; elle répond au ferment trypsique dans la digestion intestinale des albuminoïdes.

R. Substance du genre kinase intermédiaire, sensibilisatrice, fixatrice.

— L'autre substance, qui résiste à un chauffage poussé même G0°-65°, est ce qu’EiiRucii appelle la substance intermédiaire; ce que Bordet appelle la substance sensibilisatrice ou le fixateur. Elle se développe dans le sérum des animaux préparés par injection dans une séreuse d’un sang étranger. Elle répond à l’entérokinase dans l’exemple de la digestion intestinale.

Le fixateur (substance sensibilisatrice, substance intermédiaire) se fixe aux globules rouges avec une grande facilité, et cela sans les altérer le moins du

PROLÉGOMÈNES

monde. On peut se servir de cette propriété pour l’enlever à un sérum dans lequel elle existe, en y ajoutant des globules rouges qu’on retire ensuite. Les hématies emportent le fixateur ; c’est ce qui est démontré par l’expérience suivante d’EnRUCH et Morgenroth.

On prend du sérum d’un animal préparé, on le chauffe à 50°. 11 est alors incapable de détruire les hématies de l’espèce qui a fourni le sang injecté dans ses tissus pour la préparation. On lui ajoute des hématies de cette espèce. Après quelques heures on centrifuge pour séparer le sérum et les globules. Le sérum a perdu sa substance fixatrice restée adhérente aux hématies et est alors incapable de dissoudre les globules rouges, malgré l’addition d’une grande quantité de complément, c’est-à-dire d’un sérum non chauffé ordinaire. - Par contre, les hématies séparées, mises en contact avec du sérum neuf, se dissolvent rapidement.

Le complément, l’alexine, le ferment banal, quand il est seul, ne se fixe pas aux hématies.

9. Explication théorique. — Ces faits ont servi à Eulicu à établir une théorie de l’action de ces substances. Le fixateur posséderait deux affinités différentes, une pour le globule rouge, l'autre pour le complément. La première, la plus forte, se fait aune température plus élevée.

La molécule du fixateur posséderait deux groupements capables de combinaisons chimiques ou deux groupements haptophores. Le premier le réunit avec une molécule correspondante du globule rouge (le récepteur ), le second à la molécule du complément et, grâce à cela, l’introduit dans le globule rouge.

Pour Boroet, l’opération aurait plus d’analogie avec le mordançage qui sert à fixer la teinture sur les étoffes.

L’assimilation de l’alexine avec le ferment protéolytique du suc pancréatique et celle de l’entérokinase avec la substance sensibilisatrice des sérums peut se démontrer par expérience directe. 1° Le mécanisme est le même. On peut sensibiliser de la fibrine et de l’albumine en les mettant en contact avec le suc intestinal; débarrassées de ce dernier par des lavages répétées, elles deviennent attaquables par le suc pancréatique inactif. L’entérokinase est bien un fixateur. 2° Les substances détruites peuvent être les mêmes. Des globules rouges (de lapin) soigneusement lavés et débarrassés de leur sérum restent longtemps intacts dans le suc pancréatique (de chien) inactif, bi, d autre part, ces globules îouges semblables sont introduits dans du suc intestinal, ils s’agglutinent mais sans se détruire. Par contre, si ces hématies sont portées dans unmélange desucpancréatique etdesuc intestinal, elles subissent rapidement l'hémolyse. L'action destructive est seulement portée plus loin qu’avec les sérums hémolytiques, car finalement il y a digestion de l’hémoglobine et mise en liberté de l’hématine. L’entérokinase se fixe du reste sur le globule rouge, comme le fait le sensibilisateur du sérum hémolytique (Delezexne).