IV. — Substances protéiques

Dans la plante, dans l’animal, dans tout être vivant, les composés azotés sont très variés. Ils forment comme une série de complexité croissante, dont le terme le plus simple serait l’ammoniaque (ou quelque composé analogue), et le plus compliqué la molécule albuminoïde (ou, comme on dit d ordinaire, 1 albumine). Les îelu lions de filiation de ces corps les uns avec les autres et aussi avec les substances ternaires qui les accompagnent dans le protoplasme sont le fond même de la chimie physiologique; elles constituent

comme la base première de l’organisation vivante. Cette genèse est très mal connue, ses étapes principales elles-mêmes à peine

indiquées.

Molécule albuminoïde : dissociation méthodique de ses groupements intérieurs. — La molécule albuminoïde est un édifice chimique d’une structure très complexe. Son poids moléculaire est au minimum d’environ G 000. Pour le chimiste qui M'ut pénétrer cette structure, le problème est d opérer une dissociation méthodique, qui lui livre successivement les composants de plus en plus simples, lesquels forment dans son intérieur des groupements eux-mêmes moléculaires et finalement anatomiques, emboîtés les uns dans les autres. La dilficulté est d opérer celte fragmentation

LES CORPS CONSTITUANTS ; LES ÉNERGIES EMPLOYÉES

graduelle dans un édifice aussi fragile, composé de groupements secondaires et tertiaires eux-mêmes facilement destructibles. Un autre embarras vient de ce qu’en plus de sa complexité la molécule albuminoïde a des représentants très variés, plus ou moins équivalents les uns aux autres, mais différents néanmoins les uns des autres, d où la difficulté de la rapporter à un type moyen qui en fixe la structure essentielle.

Lorsque nous parlons du terme le plus élevé de la complication des composés azotés de l’organisme, nous pourrions citer le protoplasme lui-même, puisqu'il procède des substances ayant l’azole pour base. Mais le protoplasme est un corps déjà visiblement organisé et que des constituants d’un ordre intermédiaire à l’ordre morphologique et à l’ordre chimique rattachent à la molécule albuminoïde. Or, d s’agit ici, seulement d’espèces chimiques déterminées par des moyens chimiques. Avant d’étudier la constitution des éléments cellulaires, il faut avoir quelques données sur la constitution des éléments moléculaires qui participent à sa formation.

Trois classes d’albuminoïdes. — On peut extraire du protoplasme un assez grand nombre de composés azotés parmi lesquels les alburninoides qui se partagent en trois groupements, trois classes principales. Le premier de ces groupements est constitué par les proteides ou nucléo-albumines -, le deuxième par les albumines et les globulines-, le troisième par les albwnoïdes.

A. A c c l é c -a l n u m i.\Es. Les protéides sont les corps les plus complexes que le

‘ nmiste ait a analyser. Le nom de nucléo-albumine qu’on leur donne indique

“ ! ! 7“8t"“és r ,leux orJres de composants, qui sont les nuclLs

<l une p ai t et les albumines ou historiés de l’autre.

La séparation de ces deux composants est réalisable par l’action du suc gasfuque qui détaché et hydrolyse l’albumine, tandis que la nucléine résiste à son action. Les nucleo-a bumines entrent dans la constitution de la partie la plus essentielle du protoplasme, à savoir de sa trame même, dont les mailles et les lacunes sont comblées par des albumines plus simples, des dépôts de corps tei lianes, plus des résidus azotés ou carbonés voués à l’élimination. Mais c’est dans le noyau de la cellule, sorte de protoplasme spécialisé pour des fonctions ce la plus haute importance, que se trouve principalement la nucléo-albumine L est dans des éléments cellulaires où le noyau occupe une place prépondérante (laitance des poissons, spermatozoïdes du brochet) que Miescher a reconnu tout d abord la nucleme et que Kossel, reprenant ultérieurement cette étude a nu pénétrée sa consütutlon- Les globules nucléés du sang (globules blancs principalement) ont ete de même utilisés en vue de ces recherches; Liliemeld en a extrait pour la première fois une nuclèo- historié. On a retiré depuis des nucléoproteides de la plupart des organes et cellules (foie, pancréas, corps thyroïde champignons, levures, bactéries, etc.).

AZOTE

Nucléines. — Kossél a montré que la nucléine peut se décomposer en deux constituants immédiats, qui sont, d’une part une albumine, d’autre part l'acide nucléinique, et qu’on peut reconstituer la nucléine par la synthèse de ces deux composants. L’acide nucléinique soumis à l'analyse livre trois composants ; un corps de la nature des hydrates de carbone; un mélange de corps azotés cristailisables connus sous le nom de bases puriques ou xanthiques (xanthine, hypoxanthine, guanine, adénine); un acide contenant du phosphore, l’acide thymique. De l'acide thymique on peut retirer une base cristallisable, la thymine et de l'acide pliosphorique. Exception faite de l’albumine dont il va être question ciaprès, on peut donc par l’analyse chimique ramener les nucléines à des constituants tous nettement définis.

IL Albumines. — Qu’il soit question de protéides (nueléo-albumines) ou des nucléines elles-mêmes, nous trouverons dans ces corps complexes un constituant qui est l’albumine. Les albumines peuvent exister aussi à 1 état de corps indépendants à côté des précédents, aussi bien qu’on peut trouver à côté d ^ l’albumine elle-même, au sein des tissus les produits de sa destruction ; tous ces corps étant en perpétuelle voie de mutation au sein de l’organisme vivant.

1. Méthodes de décomposition. — C’est, de nouveau par la connaissance des produits successifs d’une décomposition ménagée, qu’on a cherché à connaître la constitution de la molécule d’albumine. Cette décomposition peut être réalisée par l’attaque de la molécule au moyen de l'hydrate de baryte en présence de la chaleur, ou encore par l’ébullition avec les acides minéraux étendus, ou enfin par les ferments organiques tels que le suc gastrique, la trypsine, l'érepsine dont la fonction est précisément de produire de tels dédoublements par la voie de l’hydrolyse. Les dédoublements ainsi obtenus ne sont pas tous semblables, ils ne font pas le partage de la molécule toujours d’après un même plan passant entre les mêmes groupements. Ses résultats n’en sont que plus fertiles en enseignements.

L’initiateur de ces recherches a été Schutzenberger, qui le premier (principalement par l’hydrate de baryte) réussit à décomposer l’albumine en produits tous, ou gazeux, ou cristallisables, partant bien définis. La nature de ces composés, dont quelques-uns assez caractéristiques, offrait aux spéculations sur la constitution de l’albumine une base expérimentale qui leur avait jusque-là toujours manqué.

2. Comparaison avec d’autres corps organiques connus. — La dilficulte

d’une telle analyse est surtout dans le classement des groupements obtenus. Ces groupements ont la valeur, les uns de divisions primaires, les autres de divisions secondaires, tertiaires, etc. La molécule d’albumine a bien les traits essentiels de l’organisation systématisée des êtres vivants. Pour fixer les idées et sans préjuger naturellement les rectifications que l’avenir apportera à des formules

nécessairement provisoires, on a assez heureusement comparé les albumines aux polysaccharides, dont la structure moléculaire est incomparablement mieux connue et on a établi des classes ou stades de complication, qui correspondent à ceux de ces derniers corps.

Peptides. — En allant du simple au composé, comme si au lieu de la dissocier on la construisait, on trouve dans l’albumine d’abord des groupements qui répondent à ceux qui sont à la base de la constitution des sucies b s mono saccharides ou monoses) ; ce sont les peplides de E. Iischer luîmes pai di s acides monoamidés, tels le glycocolle ou glycine GH- Azll- (J H >11, 1 alanine ou

no

LES CORPS CONSTITUANTS ; LES ÉNERGIES EMPLOYÉES

acide manoamidé propionique, la leucine classée par KossEi.dans les acides monoamidés (acide monoamidocaproïque).

Dipeptides. — Ces groupements ont la possibilité de se souder entre eux pour former des dipeptides équivalant aux bioses ou dissacharides du genre mallose, lequel est, comme on sait, un diglucose ; tels sont la glycyl-glycine ou glycyl-gly cocolle, Azll2 — CH2 — COAzH — Cil2 COOII, V alanylalanine et la leucyl- Icucine qui contiennent deux molécules de l’acide amidé. Ils en forment aussi qui équivalent aux bioses du genre saccharose (glucose + lévulose), telles la glycylleucine.

Tripeptides; peptones. — Toujours d’après la même comparaison, ces groupements, pris comme éléments de la molécule d’albumine, peuvent se tripler, en formant des tripeptides, équivalant aux trioses ou trisaccharides de la classification des sucres, telle la glycyl-glycylleucine qui contient deux molécules de glycocolle et une molécule de leucine. Et par cette superposition des molécules, on peut arriver à la constitution d’anhydroses équivalant aux amidons des hydrates de carbone et qui seront les peptones. Plusieurs molécules de peptones s unissent entre elles (et avec les groupements qui suivent) pour former Yalbumine.

Protones. — Ce schème, fait pour la simplicité, a laissé à dessein en dehors de lui un autre groupement analogue, non moins essentiel dans la constitution de l’albumine, celui des protones de Kossel. La différence entre les deux groupes est en ceci : les peptides se composent d'acide amidés uniquement, les protones contiennent les acides amidés soudés avec une base hexonique, Y arginine, et I arginine est le groupement qui contient Yurée. Les peptides, avons-nous vu, s’unissent entre elles, les protones font de même et s’unissent de plus avec les peptides dans des proportions variées suivant la provenance de l'albumine considérée. Les protones sont, au surplus, des groupements moins élémentaires que les peptides et qui se rapprochent davantage des peptones, avec lesquelles elles sont susceptibles de s’unir comme avec leurs équivalents. On les obtient, du reste, facilement dans la digestion peptique de certaines albumines simples, comme la protamine, ou par l’action ménagée des acides.

a. Pvotamines. — Dans l’albumine, non seulement les groupements sont divers, non seulement ils sont systématisés, mais encore ils sont variables, et de plus ils sont associés en proportions différentes suivant la provenance de l’échantillon étudié ; autrement dit on distingue des variétés nombreuses de cette substance. Le mérite de Kossel est, après avoir reconnu l’existence de ces variétés, d’avoir compris qu'il en est entre elles qui résument, sous une forme beaucoup plus simple que d’autres, la constitution essentielle de ces corps, d’où I intérêt qui s’attache à ces formes rudimentaires. La première connue est la elle a été découverte par) Miesciier (de Bâle) dans les testicules du saumon. Kossel lui a donné le nom de salmine , attribuant le nom de protamine à toute la classe des corps analogues, mais différents entre eux, que fournissent les testicules des poissons ( clupéine du hareng, sturine de l’esturgeon, cycloptérine du lump). Nous devons à cet auteur des données d'une grande importance sur la constitution de la prolamine (protamines en général).

Arginine. — Le dédoublement de la prolamine démontre l'existence en elle de trois complexes, un groupement qui fournit un acide monoamidé, l’acide diamido-valérique, un autre représenté par l’acide diamido-valérique, et un troisième qui donne l’urée. La séparation de ces complexes est obtenue par 1 eau de baryte bouillante. Mais, si on opère à l'aide d'acides étendus, deux de

AZOTE

ces groupes restent combinés. Leur réunion est elle-même un complexe qui est l’arginine dont E. Schultze a établi la constitution par analyse et par synthèse.

Azll2

G = AzII Azll2

Azll — Cil2 — Cil2 — GH2 — CH — COOII

La protamine n’est pas la soudure d’une, mais de deux molécules d arginine avec une molécule d’acide amido-valérique, et ce complexe lui-même n’est pas encore la protamine, mais une protone.

Les protones, dont on sait la parenté avec les peptones, sont soudées entre elles pour constituer la protamine.

Bases hexoniques. — L’arginine a ainsi dans la constitution de la protamine et par extension de l’albumine, une fonction essentielle. C’est une base hexonique (un acide diamidé en CB). L’arginine est une guanidine substituée, basique par 2 Az H2 et acide par COOH, et c’est en raison de sa ionetion guanidine qu’elle est le groupe formateur de l’urée. Ce n’est en somme pas l’albumine qui donne de l’urée, c’esl un groupement arginine, en [tant qu’il contient la guanidine. La guanidine

Az UC

/Az H2 \Az U2

peut fixer de l'eau en donnant Azll3

et CO

/Az H2 \Az 112

Complications variées. — Tel est le squelette de 1 albumine dessiné, schématisé, d’après celui d’une des plus simples des prolamines. Sans même quitter cet ordre de corps, on peut voir la complication y naître de plusieurs laçons. La molécule de protamine comprend deux parties, 1 une basique représentée pai l’arginine, l’autre représentée par un radical acide monoamidé, 1 acide amidovalérique. Telle profamine (la sturine) contiendra à côté de 1 acide monoamidé trois bases : l'arginine, Thistidine et la lysine; telle autre (la cycloptérine) ne fournit qu’une base d’arginine, mais trois acides monoamidés (la tjiosine, la

scatolglycine et l’acide monoamido-valérique).

A côté de l’arginine, il y a aussi d’autres bases hexoniques qui peuvent intervenir, à savoir : Yhistidine encore mal connue, la lysine de Drechsel, qui a la constitution d’un acide diamido-caproïque (Fischer), analogue à 1 acide diamidovalérique, mais qui n’est pas lié à lacyanamide comme ce dernier. De même à côté de l’acide monoamido-valérique, nous trouvons dans des albumines plus complexes une variété de plus en plus grande des acides monoamidés, pai exemple des dérivés du benzène, la tyrosine et le tryptophane.

b. Albumines complexes. — C'est la multiplicité de ces acides monoamidés qui complique de plus en plus la molécule d albumine, à mesure qu on en\ isage des albuminoïdes dans le sens ordinaire du mot. Ce sont d abord des acides monoamidés de la série grasse commençant par le glycocolle ou acide amidoacétique (par exemple dans la gélatine, la kératine, la libroïne de la M>ie, l’édestine, etc.), l'alanine ou acide amidopropionique, la butulanine (homologue supérieur), la leucine ou acide monoamido-caproïque (bien qu il ne précipite pas par l’acide phosphotungstique).

Ce sont ensuite de la série aromatique la phénylalanine ou acide phénylamido-

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propionique. Enfin, la tyrosine ou acide paraoxyphénylamidopropionique. Un y rencontre de plus un corps sulfuré, la cystine de Moerner, sulfure dérivé de l’acide amidolhyolaclique ou cystéine.

E. Albumoi'des. — On désigne de ce nom certaines substances difficiles à classer parmi les précédentes, dont certains caractères les éloignent; ce sont notamment les substances collagènes (gélatine), les mucines, les substances kératiniques, etc. (Voyez Fonctions de nutrition ; digestion, p. 196).

Répartition différente de ces composés dans le protoplasme. — Nous avons dit plus haut que les nucléo-protéides forment la trame môme du protoplasme, qui ne serait qu’un complexe formé par l’association d’un certain nombre de ces corps en unités d’ordre plus élevé, associées elles-mêmes entre elles pour aboutir à la structure visible de cette trame, à ses lilaments chromatiques ou mitomes; c’est le spongioplasme. Les albumines sont à l’intérieur des alvéoles de celui-ci ; elles forment Y hyaloplasme . Elles y sont mélangées du reste, avec des corps quaternaires cristallisables et des corps ternaires, tels que les hydrates de carbone et les graisses qui y forment des enclaves distinctes quand leur proportion devient considérable. Un mouvement incessant de transformation et de substitution de ces corps les uns aux autres, suivant un ordre déterminé, établit dans 1 ensemble du protoplasme une circulation continue dans le sens autant chimique que mécanique du mot. Par rapport au spongioplasme, l’hyaloplasme joue le rôle d’une sorte de milieu, à l’intérieur même de l’organisation protoplasmique et cellulaire. Les albumines et les globulines existent encore dans les plasmas sanguin et lymphatique, et y représentent cette albumine dite circulante (visiblement circulante) de certains auteurs, ainsi nommée par comparaison avec celle qui est plus ou moins engagée dans la constitution des tissus. Entre cette albumine des plasmas vasculaires, et celle des éléments fixes il n’y a pas, du reste, de différence fonctionnelle essentielle. Le plasma, qui progresse dans 1 intérieur des vaisseaux, est en relation de dépendance, autrement dit, conserve des liaisons chimiques avec les éléments, soit du sang lui-même, soit de la paroi vasculaire, dont il représente comme une substance intracellulaire commune a 1 ensemble de ces éléments étalés en surface.

B. — SOUFRE

Le soufre qui entre dans la constitution chimique des êtres vivants subit dans ses métamorphoses une destinée analogue à celle des autres corps simples. Puisé dans le sol par le végétal, il subit chez

SOUFRE

ce dernier une élaboration synthétique, qui l’engage dans des molécules plus ou moins complexes. 11 est ensuite transmis à l'animal, qui le restitue au milieu minéral sous des formes chimiques diverses.

Cette circulation du soufre à travers le règne vivant, est une suite d’opérations isolées, très complexes, dont la succession n'est pas toujours nettement comprise. Sambuc s'est livré à un travail de revue de tous les ouvrages parus sur la question. De l’analyse, et de la critique de ces travaux il dégage une formule différente de celle qui a prévalu jusqu’ici. Dans ce qu elle a de plus général, il l’exprime de la façon suivante : l'ensemble des migrations subies par le soufre à travers les êtres vivants , peut se ramener à un cycle qui s'ouvre et se ferme sur une même forme chimique , Y acide sulfurique ; absolument comme les migrations du carbone s’ouvrent et se ferment sur une forme unique qui est l'acide carbonique. Le cycle du soufre, tel qu’il va être exposé, exprime fidèlement les vues de cet auteur.

1. État initial dans le sol. — C'est en effet sous la forme d’acide sulfurique combiné à diverses bases que le soufre est puisé par les plantes dans le sol ; car au sein des terres végétales sont diffusés des sulfates, notamment ceux de chaux et de magnésie (Beuthelot et Avoué). Et d’autre part, les animaux supérieurs rejettent le soufre en dehors de leur organisme, soit sous la forme d acide sulfurique, soif sous la forme de molécules plus complexes, qui sont vraisemblablement destinées à être amenées à l'état d'acide sulfurique par l'action des microbes du sol ; en sorte que le même cycle de métamorphoses chimiques peut se répéter indéfiniment.

2. Premières transformations; soufre des végétaux. — Les premières transformations subies par les sulfates que puisent dans le sol les racines des plantes sont à peu près inconnues. Les travaux de Beuthelot et André ont montré seulement que le soufre existe dans le végétal sous des formes chimiques multiples, gui correspondent sans doute à celles que nous retrouverons chez les animaux et qui se distinguent par leur résistance inégale à l’action des divers réactifs. I ne partie du soufre s'y trouve à l’état d’acide sulfurique précipitable par la baryte, soit immédiatement, soit après hydrolyse ; mais une autre portion ne passe à létal d'acide sulfurique précipitable qu après une oxydation plus ou moins énergique effectuée, soit par l'acide azotique bouillant, soit par l’oxygène et le carbonate sodique agissant au rouge.

Réduction et incorporation à l’albumine. — On peut seulement supposer avec vraisemblance que l’acide suhurique absorbé par la plante subit dans ses cellules chlorophylliennes une réduction, parallèle à celle que subissent aussi l’acide carbonique et l’acide azotique, pour arriver en définitive à 1 édification de la molécule d 'albumine.

3. Passage dans les animaux; décomposition digestive et recomposition parallèle de l’albumine après absorption. — La molécule albuminoïde est ru effet la plus compliquée de celles qu élabore la synthèse chimique au sein <lu végétal. Cette molécule, passant dans l’organisme d’un animal herbivore ou

LES CORPS CONSTITUANTS; LES ENERGIES EMPLOYEES

frugivore, subit cl'abord, dans le tube digestif de ce dernier, une décomposition que d'aucuns estiment être poussée beaucoup plus loin que la simple hydrolyse : mais, après l’absorption intestinale, les fragments de cette molécule sont de nouveau réunis par une synthèse qui reconstruit un édifice albuminoïde, sinon identique, du moins analogue à celui du végétal. Le soufre est un élément constitutif de la plupart des molécules albuminoïdes ou protéiques, qui peuvent en contenir de 1 à 5 ou 6 p. 100 de leur poids. Il y existe certainement, sous des modes divers de liaisons chimiques, qui ont été étudiés surtout par Moerner.

4. État divers du soufre dans les divers albuminoïdes. — D’après ce chimiste, les albuminoïdes des cheveux humains et de la corne de bœuf contiendraient une partie de leur soufre à l’état d'acide sulfurique, lié au reste de la molécule de la même façon qu’il l'est aux hases dans les sulfates salins ; ce qui n’a rien de surprenant, puisque la molécule albuminoïde, basique par certains de ses côtés, peut se combiner aux acides libres (Joeqvist). — Dans d’autres matières protéiques, telles que celles du cartilage hyalin, on trouve de l’acide sulfurique incorporé non plus sous forme de sel mais sous forme d 'éther. On a isolé en effetde ce cartilage un composé, l’acide chondroïtine-sulfurique, dont la formule est, d’après Schmiedeberg, du type 11 — CH2— O — SOLOII, rappelant par conséquent les éthers acides tels que l’acide méthylsulfurique II — CH2 — O — S02.0H. — Enfin dans un grand nombre d’albuminoïdes le soufre fait partie d’un fragment moléculaire que l’hydrolyse détache sous la forme de cystine, composé qui constitue à l’état libre certains calculs urinaires et qui possède, d’après Friedmann, la formule

CH2 — S — S — GH2 1 i

CH.AzII2 II2Az.CH