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lactique et pyruvique est donc une réaction spontanée résultant d’un véritable couplage interne, une demi-molécule donnant une réaction exothermique, une demi-molécule une réaction endothermique, le couplage étant assuré par la migration de certains atomes d’hydrogène. Ainsi rentre dans le mécanisme général, que nous avons exposé, Wurmser et moi, le système fondamental d’où dérive l’élaboration de la matière vivante du microbe. Puisque l’énergie libérée est fournie par la formation d’acide lactique, y a-t-il un procès de synthèse aérobie différent de l’anaérobie? Et, par suite, quelle est la signification de la formation d’alcool et d’acide acétique d’une part, de la respiration et
d’alcool et d’acide acétique d’une part, de la respiration et du CO2 d’autre part ? J’ai déjà dit que, si l’on considère la nature des produits formés, il n’y a aucune différence entre les cultures aérobies et les cultures anaérobies. Voilà un premier fait. La nécessité du stade acide pyruvique et l’étude que j’ai faite des conditions de formation de cet acide conduisent à admettre qu’il n’y a pas de différence essentielle entre les procès chimiques de synthèse en milieu aérobie et en milieu anaérobie, voilà un second fait. Pourtant, il existe une différence entre la vie sans oxygène et
il existe une différence entre la vie sans oxygène et la vie en présence d’oxygène. Si les acides formés par le microbe en milieu aérobie et en milieu anaérobie sont les mêmes, leurs proportions diffèrent : en présence d’air, l’acide acétique, l’acide lactique sont diminués, il en est de même de l’alcool. Voilà un troisième point et qui va nous permettre d’essayer de comprendre le rôle de l’oxygène. Déjà, dans leur étude sur les effets de l’oxygène, sur le métabolisme du bacille Coli, Stephenson et Weetham ont abordé le problème. Voici leurs conclusions : « Dans les conditions anaérobies, les
Voici leurs conclusions : « Dans les conditions anaérobies, les acides libérés sont accumulés, l’organisme étant capable de les utiliser pour une faible part en employant une partie de l’énergie obtenue lors de la scission exothermique de l’hydrate de carbone (en l’espèce, la formation d’acide lactique). Quand l’oxygène est présent, les acides sont lentement attaqués et le poison des cellules est dilué. Quand la concentration d’oxygène est augmentée, l’oxydation des acides est hâtée et le métabolisme approche de celui des organismes non fermentaires. » Il ne me paraît guère possible d’admettre que l’accumulation des acides en milieu anaérobie prélude à
d’admettre que l’accumulation des acides en milieu anaérobie prélude à une utilisation. Je pense, pour ma part, que les produits de scission des hydrates de carbone accumulés sont toxiques et que le microbe essaie de s’en débarrasser en les dédoublant. Ainsi, la formation d’alcool et d’acide acétique apparaissent comme un moyen de défense. Par contre, je partage l’opinion des auteurs anglais en ce qui concerne le rôle de l’oxygène. Il permet l’attaque et la combustion des acides. Ainsi la respiration apparaît, elle aussi, comme un moyen de défense parallèle à la fermentation. Si cela est vrai, on doit s’attendre à
la fermentation. Si cela est vrai, on doit s’attendre à voir diminuer, en présence d’oxygène, les phénomènes de fermentation; c’est ce que Pasteur avait constaté, c’est ce que Meyerhof et Finkle viennent d’étudier avec beaucoup de soin dans la fermentation lactique. Mais cette conception de la respiration ne cadre plus avec la conception classique suivant laquelle les combustions respiratoires fournissent l'énergie nécessaire aux synthèses. Déjà, Moliard a mis en doute cette notion courante, dans ses recherches sur les échanges énergétiques au cours du développement de Sterigmatocyste nigra. On remarquera que lorsque A. Gauthier, dès 1893, affirmait que les phénomènes d’assimilation
lorsque A. Gauthier, dès 1893, affirmait que les phénomènes d’assimilation se font sans intervention de l’oxygène de l’air, même chez les organismes supérieurs, c’était déjà enlever à la respiration son rôle en tant que source d’énergie dans ces phénomènes. Wurmser (7) est arrivé à la même conclusion par des considérations d’ordre énergétique. Pour que l’énergie utilisable d’une réaction exothermique soit transmise à une réaction endothermique, avec les rendements obtenus dans les phénomènes cellulaires, il faut réaliser un système de réactions ayant des atomes ou des molécules en commun, c’est-à-dire un couplage au sens d’OSWALD. Les synthèses doivent donc être constituées
couplage au sens d’OSWALD. Les synthèses doivent donc être constituées par des oxydo-réductions. Les combustions respiratoires sont sans rapport avec elles. On pourrait objecter que certaines synthèses ne peuvent pourtant se faire qu’en présence d’oxygène. Tel est le cas de la reconstitution des hydrates de carbone aux dépens de l’acide lactique au cours de la phase aérobie de la contraction musculaire (A. V. Hill-Meyerhof) ou au cours du développement aérobie de certains microbes lactiques (Meyerhof). Mais Wurmser et moi (28) avons déjà montré qu’on pouvait concevoir un mécanisme où l’oxygène libre n’intervient pas dans la phase d’élévation du potentiel chimique,
libre n’intervient pas dans la phase d’élévation du potentiel chimique, mais seulement plus tard, au cours de réactions spontanées. Dans le cas particulier du Coli, les synthèses se font en réalité à partir de l’acide pyruvique, formé soit par décomposition anaérobie, soit par oxydation du glucose ; ces deux processus sont spontanés. Quant aux phases d’élévation du potentiel chimique : formation à partir de l’acide pyruvique de matières protéiques et de sucres, elle est toujours assurée par des couplages, conformément au mécanisme général des synthèses que Wurmser et moi avons mis en évidence. RÉSUMÉ L’étude des modes de dédoublement du
mis en évidence. RÉSUMÉ L’étude des modes de dédoublement du glucose par le bacille Coli, tant en milieu aérobie qu’en milieu anaérobie, a conduit à mettre en évidence l’existence d’une fermentation lactique distincte de la fermentation pyruvique. Cette dernière, en milieu anaérobie, correspond à une véritable oxydation par départ d’hydrogène sans accepteur d’hydrogène. Cet hydrogène peut, le cas échéant, participer à des réactions qui ont été étudiées. Le rôle primordial du stade : 1/2C6H12O6 = CH3COOH + H2 — 7.800 cal. a été mis en evidence et démontré ; c’est lui qui fournit le matériel nécessaire pour effectuer la synthèse
lui qui fournit le matériel nécessaire pour effectuer la synthèse de la matière vivante, tandis que : 1/2C6H12O6 CH2CHOHCOOH + 14.500 cal. permet, par couplage interne, la réduction précédente en milieu anaérobie. Ainsi a été résolue la question posée au début du présent travail. Secondairement, la signification des autres produits de dédoublement fournis par le microbe aux dépens du glucose (et en particulier l’alcool et l’acide acétique) a été discutée, ainsi que le rôle de l’oxygène dans les cultures aérobies. Une conception nouvelle de la respiration a été envisagée BIBLIOGRAPHIE 1. Pérignon. Ann. Inst. Pasteur. T. VI, p. 512, 1892.
1. Pérignon. Ann. Inst. Pasteur. T. VI, p. 512, 1892. 2. Grimbert. Ann. Inst. Pasteur. T. X, p. 714, 1896. 3. Kayser. Ann. Inst. Pasteur. T. VIII, p. 737, 1894. 4. Pottevin. Ann. Inst. Pasteur. T. XII, p. 49, 1898. 5. Stephenson et Weetham. Bioch. Journ. T. XVIII, p. 498, 1924. 6. Meyerhof et Finkle. Chemie de Zelle und Gewebe. T. XII, p. 157, 1925. 7. Harden. Journ. Chem. Soc. T. LXXIX, p. 612, 1901. 8. Hoppe-Zepler. In Harden. 9. Pakes et Jollimann. Journ. Chem. Soc. T. LXXIX, p. 386,1901. 10. Grey. Proc. of. Roy. Soc. B. T. LXXXVII, p.
10. Grey. Proc. of. Roy. Soc. B. T. LXXXVII, p. 472, 1914 ; T. XC, pp. 75 et 92, 1918 ; T. XCII, p. 156, 1914. 11. Neuberg. Ensemble de travaux parus dans Bioch. Zeit. en 1919-1920. 12. Neuberg et Arinstein. Bioch. Zeit. T. CXVII, p. 269, 1921. 13. Neuberg et Nord. Bioch. Zeit. T. XCVI, p. 133, 1919. 14. Miquel. Ann. Micro. T. I, p. 188. 15. Quastel, Stephenson et Weetham. Bioch. Journ. T. XIX, p. 304, 1925. 16. Berthelot. C. R. T. CLXVI, p. 1929, 1923. 17. Wurmser. Bull. Soc. Chim. Biol. T. VI, p. 487, 1923. 18.
Bull. Soc. Chim. Biol. T. VI, p. 487, 1923. 18. Neuberg et Yamakawa. Bioch. Zeit. T. LXVII, p. 90, 1914. 19. Karczag et Moczar. Bioch. Zeit. T. XLV, p. 79, 1913. 20. R. Cambier et E. Aubel. C. R. T. CLXXV, p. 71, 1922. 21. Neuberg. Bioch. Zeit. T. CXLII, p. 205, 1924. 22. H. Blaschko. Bioch. Zeit. T. CXLVIII, p. 428, 1925. 23. Meyerhof. Ber. der. deut. Chem. Ges. T. XLVIII, p. 991, 1925. 24. Molliard. C. R. Soc. Biol. T. LXXXVII, p. 219, 1922. 25. Kostytchew et Afanasiewa. C. R. T. CLXXXI, p. 61, 1925. 26. A. V.
C. R. T. CLXXXI, p. 61, 1925. 26. A. V. Hill. Phys. rev. T. II, p. 310, 1922, et Journ. of phys, depuis 1911. 27. Meyerhof. Arch. fur. ges. phys., depuis 1908. 28. Aubel et Wurmser. C. R. T. CLXXIX, p. 848, 1924. Voir en outre les travaux de Quastel et de ses collaborateurs, Bioch. Journ., 1924 et 1925, et particulièrement volume XIX, p. 641., 1925. Voir aussi E. Aubel et J. Salabartan. C. R. T. CLXXX, p. 1183 et 1784, 1925. Reçu le 5 novembre 1925. La physico-chimie colloïdale des protéines. Remarques sur les travaux de Jacques Lœb, d’après
des protéines. Remarques sur les travaux de Jacques Lœb, d’après des observations personnelles par Charles DHÉRÉ (Institut de Physiologie de Fribourg, en Suisse.) L’œuvre de Lœb sur les protéines (1) — qu’à bien des points de vue on ne saurait trop admirer — suggère pourtant diverses critiques et présente de fâcheuses lacunes. Dans cet article, je me bornerai à envisager celles de ces critiques et de ces lacunes qui me semblent découler de la comparaison des résultats et des conclusions publiés par Lœb avec les résultats et les conclusions des recherches sur la gélatine que j’ai effectuées en 1909 et
recherches sur la gélatine que j’ai effectuées en 1909 et 1910 (6 et 7). Mes recherches paraissent avoir échappé complètement à Lœb, qui ne les a jamais citées. J’ai d’autant moins le droit de le lui reprocher que j’ai négligé de lui offrir mes travaux. Je regrette d’ailleurs de ne publier cet article critique qu’après la mort du génial physiologiste. Les travaux de Lœb sur les protéines ont été surtout critiqués jusqu’à présent par les savants allemands. Cf. notamment : Wo. Ostwald (2), Freundlich (3), Pauli (4). — Pauli est particulièrement sévère dans son jugement que résume la phrase suivante
particulièrement sévère dans son jugement que résume la phrase suivante : « Gänzlich entwurzelt wird die auf falschen Fiktionen beruhende Erklärung der Eigenschaften der Eiweisskörper von J. Lœb a publié une théorie de l'osmose basée sur l'application des équilibres de membranes de Donnan. Mais des objections et des critiques ont été formulées ailleurs, même en Amérique et déjà du vivant de Lœb. C’est ainsi que Smith (Bureau of Chemistry, Washington) écrivait en 1921 : « Loeb’s figures for osmotic pressure obtained on incompletely purified gelatine are from 25 to 50 % too low ». La question de la purification de
% too low ». La question de la purification de la gélatine présente une importance capitale, tout spécialement en ce qui concerne l’élimination des « impuretés ionogéniques », comme les a si heureusement appelées Lœb. Sur ce point, je considère qu’incontestablement j’ai été beaucoup plus loin que Lœb, et je crois même être arrivé à l’extrême limite qu’on puisse atteindre. A l’époque où j’ai fait mes recherches (partiellement avec l’aide de Gorgolewski), Donnan n’avait encore rien publié sur les équilibres de membranes, et la notion de ce qu’on appelle maintenant le pH ne s’était pas encore imposée à l’attention ;
le pH ne s’était pas encore imposée à l’attention ; mais actuellement, dans l’énoncé et l’interprétation de mes résultats, je ne puis faire entière abstraction de ces acquisitions postérieures. Partant d’une gélatine très pure à bien des égards, mais assez fortement acide (gélatine Grübler), j’ai constaté qu’elle perdait peu à peu au cours de la dialyse sa charge primitivement électropositive (convection cathodique) et passait par le point isoélectrique (répulsion égale aux deux pôles). Cette gélatine « isoélectrique », c’est celle qu’a toujours employée Lœb dans ses recherches. Lœb admet que les protéines existent à trois états différents, selon la concentration
les protéines existent à trois états différents, selon la concentration en ions H, à savoir : a) à l’état de protéine isoélectrique ou non ionogénique ; b) à l’état de protéinate métalliques, par exemple protéinate de Na ou de Ca, et c) à l’état de sels acides de protéine, par exemple de chlorure ou de sulfate de protéine. Il dit que la gélatine au point isoélectrique (pH = 4,7) ne peut se combiner pratiquement ni à l'ion ni au cation d’un électrolyte. Il ne s’est pas demandé si cette gélatine isoélectrique, qui manifeste une telle inertie, n’est pas précisément une
isoélectrique, qui manifeste une telle inertie, n’est pas précisément une combinaison. S’il avait poussé la dialyse plus loin, il aurait vu, comme je l’ai observé de la façon la plus nette, qu’à partir du point isoélectrique la gélatine acquiert peu à peu une charge électronégative et se transporte par conséquent à l’anode. Mais la dialyse simple, même très prolongée, est insuffisante (tout au moins dans les conditions où on peut pratiquement la réaliser) pour obtenir l’élimination totale des électrolytes et cela, sans doute en grande partie, à cause des équilibres de Donnan, qui doivent exister pour la gélatine gonflée dans
de Donnan, qui doivent exister pour la gélatine gonflée dans l’eau comme pour deux solutions différentes d’électrolytes appropriés séparées par une membrane. Dès 1909, ayant pressenti dans une certaine mesure l’existence d’un phénomène de ce genre, j’ai été amené à parachever la dialyse de la gélatine (et des protéines du sérum) en l’effectuant finalement dans un champ électrique. Dans ces nouvelles conditions, la détermination de la conductibilité électrique des eaux de dialyse m’a montré qu’il y avait mise en liberté rapide d’électrolytes étrangers (anions), dont on aurait pu supposer (en restant dans l’ancien état d’esprit) que la gélatine était déjà
restant dans l’ancien état d’esprit) que la gélatine était déjà complètement débarrassée. Nous comprenons parfaitement maintenant comment ce procédé de purification que j’ai introduit dans la Biochimie technique — procédé qu’on peut désigner sous le nom de « dialyse électrique », ou « électrodialyse » — possède une efficacité bien plus grande que la dialyse ordinaire : l’électrodialyse permet, en effet, de rompre aisément les équilibres de Donnan, et par conséquent d’éliminer les dernières traces des impuretés ionogéniques. Seule de la gélatine électrodialysée à la limite (comme celle que j’ai préparée) constitue de la gélatine exempte de toute impureté ionogénique,
préparée) constitue de la gélatine exempte de toute impureté ionogénique, en un mot de la gélatine libre. Les phénomènes d’électrolyse peuvent évidemment jouer aussi un rôle très important. Dans le cas de la gélatine, c’était un gel que je soumettais à la dialyse électrique. De temps en temps, on interrompait l’opération, liquéfiait la gélatine (en la portant pendant quelques instants à 40°), puis on la refroidissait rapidement et reprenait la dialyse électrique dès que la gélification était complète. La purification était contrôlée par détermination de la conductibilité électrique (méthode de Kohlrausch). J’ai obtenu comme Quant à la gélatine isoélectrique de
Kohlrausch). J’ai obtenu comme Quant à la gélatine isoélectrique de Lœb, c’est une combinaison. Lœb n’a jamais travaillé qu’avec des combinaisons de gélatine. Parlons maintenant des propriétés de la gélatine amenée à l’état libre par électrodialyse. Une des plus remarquables est celle à laquelle il vient d’être fait allusion : charge électronégative. Lœb a discuté d’une façon approfondie la question de l’origine des charges électriques des protéines. Il s’est demandé si la charge électrique ne pourrait pas résulter de la dissociation des molécules protéiques dissoutes. L’argument décisif est évidemment apporté par le résultat que j’ai obtenu, puisqu’il démontre que cette
par le résultat que j’ai obtenu, puisqu’il démontre que cette charge peut exister sans qu’elle soit due à des électrolytes étrangers absorbés ou combinés. La conception de Lœb, relative à l’origine de la charge électrique par simple dissociation électrolytique de la molécule de protéine, est donc la seule qui me paraisse acceptable dans le cas présent. Remarquons bien qu’à partir du point isoélectrique, la gélatine peut acquérir une charge négative de deux façons différentes : soit par addition d'alcali (c’est le seul cas envisagé par Lœb), soit par élimination de l'acide combiné (élimination qui n’est réalisable intégralement qu’au moyen de
l'acide combiné (élimination qui n’est réalisable intégralement qu’au moyen de la dialyse électrique). Il va sans dire que ces deux produits électronégatifs (alors même que leurs plis se trouveraient concorder) ne sont pas du tout identiques. Avec la gélatine libre, le transport s’effectue relativement avec une grande lenteur ; mais il a lieu d’une façon parfaite, sans qu’apparaisse la moindre répulsion au voisinage de l’anode (quand la concentration de la liqueur est convenablement choisie) (-). Cette gélatine libre, si franchement électronégative, est valeur de la conductivité spécifique : pour la gélatine la plus pure, K = 5,2 x 10^6 (la
gélatine la plus pure, K = 5,2 x 10^6 (la solution contenant par litre 7 gr. 26 de gélatine sèche) ; pour un sérum de veau électrodialysé à limite, K = 3,8 x 10^6 (la concentration en protéine sèche étant de 8 gr. 4 par litre). Ces deux déterminations ont été faites à la même température : 25° centigrades. En plus des trois états dont a parlé Lœb, la gélatine peut donc exister à un quatrième état : à l’état de gélatine libre, électronégative. Avant moi, plusieurs auteurs (que j’ai cités dans mon IIIe Mémoire) ont signalé la convection anodique
cités dans mon IIIe Mémoire) ont signalé la convection anodique de diverses gélatines plus aussi nettement acide au tournesol (c’est là un fait sur lequel j’ai insisté dans mes publications antérieures). Nous pouvons donc dire aujourd’hui que son pH est certainement compris entre les valeurs 4,7 (correspondant au point isoélectrique) et 7 (*). Je rappellerai encore que j’ai constaté que, par addition d’une trace infime d’acide (Cf. IIIe Mémoire, p. 172), la gélatine pure pouvait être rendue isoélectrique, mais que toute acidification tant soit peu plus forte lui communiquait une charge électropositive. L’acidité propre (ou intrinsèque, comme je l’ai appelée)
charge électropositive. L’acidité propre (ou intrinsèque, comme je l’ai appelée) de la gélatine exempte d’impuretés ionogéniques offre, je crois, un grand intérêt. Qu’il me soit permis, en passant, d’attirer l’attention sur une particularité que j’ai signalée il y a longtemps (Premier Mémoire, p. 663) : c’est que cette acidité déterminée par titrage varie avec la température. J’ai vu depuis, avec Soboleswki (9), que beaucoup d’autres protéines, et aussi des polypeptides de synthèse et des aminoacides, présentent le même phénomène : leur acidité, en solution, augmente en même temps que leur température. Une question importante, qui est en connexion avec l’étude
température. Une question importante, qui est en connexion avec l’étude de la charge électrique et qui a été mentionnée par Lœb (1, p. 156), est celle de savoir si « l’addition d’une trace d’acide ou d’alcali peut déterminer dans la molécule de protéine isoélectrique des modifications isomériques ou tautomériques ». Il n’est pas impossible qu’on réussisse à répondre à cette question d’une façon définitive par l’étude approfondie des spectres d’absorption ultra-violets des protéines, car j’ai montré (10) que ces spectres subissent des modifications notables sous l’influence de l’acidification et de l’alcalinisation. Parmi les propriétés de la gélatine examinées par Lœb,
l’alcalinisation. Parmi les propriétés de la gélatine examinées par Lœb, et bien antérieurement par moi-même, il y a lieu de considérer encore : l'opalescence, le gonflement dans l’eau, la précipitabilité par l’alcool. L’opalescence de la gélatine (à l’état de sol ou de gel) est une de ses propriétés les plus curieuses. Certes, avant mes recherches, on avait dû souvent remarquer que des solutions ou des gelées de certaines gélatines commerciales étaient plus ou moins opalescentes ; mais que le degré de cette opalescence fût d’autant plus grand que la déminéralisation était plus parfaite, que l’opalescence fût précisément un caractère de
était plus parfaite, que l’opalescence fût précisément un caractère de la gélatine pure, voilà, je crois, ce que personne n’avait soupçonné. Lœb (1, p. 146), au cours de ses expériences avec la gélatine isoélectrique, a retrouvé cette propriété. Il a supposé qu’il s’agissait uniquement d’une question de solubilité. Cette interprétation ne rend pas compte du phénomène que j’ai découvert (et que Lœb semble avoir ignoré), à savoir que, pour des concentrations progressivement croissantes, l’opalescence passe par un maximum. Ce maximum est au voisinage de 2 p. 100 ; et, à cette concentration, avec la gélatine déminéralisée et pure, l’opalescence, qui
cette concentration, avec la gélatine déminéralisée et pure, l’opalescence, qui est si forte dans certaines conditions de concentration et de température, rendrait cette étude probablement très difficile. traction, à la température ordinaire, le gel est fortement laiteux ; tandis que l’opalescence devient presque insensible au voisinage de 9 p. 100. On voit donc qu’on a affaire à un phénomène complexe : il y a évidemment autre chose à considérer que l’insolubilité dans l’eau. Ostwald, récemment, a proposé une interprétation de mes résultats qui semble entièrement satisfaisante ; mais, à regret, je ne puis l’exposer ici. La propriété de se gonfler
je ne puis l’exposer ici. La propriété de se gonfler dans l’eau et dans des solutions d’électrolytes, que possède à un degré si remarquable la gélatine, a fait l’objet de nombreuses recherches de Lœb. L’interprétation qu’il a donnée du phénomène repose sur la théorie des équilibres de membrane de Donnan. Il semble bien qu’on doive admettre la possibilité d’expliquer ainsi le gonflement dans le cas des combinaisons de gélatine électronégatives, électropositives ou même électriquement neutres (gélatine isoélectrique). Mais dans le cas de la gélatine libre, cette explication n’exige-t-elle pas une adaptation toute spéciale ? — Quoi qu’il en soit, il
adaptation toute spéciale ? — Quoi qu’il en soit, il est bien certain que la gélatine libre se gonfle encore dans l’eau, mais relativement très peu. Ainsi, j’ai trouvé que de la gélatine pure, immergée pendant plusieurs jours dans de l’eau à 4°, n’avait absorbé qu’à peine quatre fois son poids d’eau, et on avait pourtant atteint le maximum du gonflement ! Dans beaucoup d’expériences de Lœb, la durée du gonflement (une heure) était si courte que les résultats n’étaient peut-être significatifs que comme déterminations de la vitesse du gonflement ; et il n’est pas dit qu’un gonflement plus prolongé
; et il n’est pas dit qu’un gonflement plus prolongé n’aurait pas conduit à des résultats assez différents et par conséquent à d’autres conclusions. Enfin, étant donné que Lœb invoque à l’appui de sa théorie des propriétés colloïdales le fait que la quantité d’alcool nécessaire pour précipiter une protéine dissoute est au minimum quand la protéine se trouve au point isoélectrique, il ne me paraît pas superflu de noter que je me suis occupé également de cette question. Depuis les travaux de Fenn (1918), on désigne cette quantité d’alcool sous le nom de « nombre de Fenn » ; mais,