Recherches sur la dissymétrie moléculaire des produits organiques naturels/Leçon II
DEUXIÈME LEÇON.
I.
Si l’on considère les objets matériels, quels qu’ils soient, sous le rapport de leurs formes et de la répétition de leurs parties identiques, on ne tarde pas à reconnaître qu’ils se distribuent en deux grandes classes dont voici les caractères : Les uns placés devant une glace donnent une image qui leur est superposable ; l’image des autres ne pourrait les recouvrir, bien qu’elle reproduise fidèlement tous leurs détails. Un escalier droit, une tige à feuilles distiques, un cube, le corps humain… voilà des corps de la première catégorie. Un escalier tournant, une tige à feuilles insérées en spirale, une vis, une main, un tétraèdre irrégulier… voilà autant de formes du second groupe. Ces derniers n’ont pas de plan de symétrie.
Nous savons d’autre part que les corps composés sont des agrégats de molécules identiques, formées elles-mêmes d’assemblages d’atomes élémentaires distribués d’après des lois qui en règlent la nature, la proportion et l’arrangement. L’individu, pour chaque corps composé, c’est sa molécule chimique, et celle-ci est un groupe d’atomes, non pas un groupe pêle-mêle ; il y a au contraire un arrangement très-déterminé. Telle est la manière dont tous les physiciens envisagent la constitution des corps.
Cela posé, il eût été assurément bien étonnant que la nature, si variée dans ses effets, et dont les lois permettent l’existence de tant d’espèces de corps, ne nous eût pas offert, dans les groupes atomiques des molécules composées, l’une et l’autre de ces deux catégories dans lesquelles se distribuent tous les objets matériels. Il eût été bien extraordinaire, en d’autres termes, que parmi toutes les substances chimiques, naturelles ou artificielles, il n’y eût pas des individus à image superposable et d’autres à image non superposable.
Les choses se passent en effet comme il est naturel de les prévoir ; toutes les combinaisons chimiques sans exception se distribuent également en deux classes ; celles à image superposable, et celles à image non superposable.
II.
Il est facile de montrer que c’est là une conséquence légitime, obligée de notre première conférence. Pour la mettre dans tout son jour, je rappellerai brièvement les conditions principales de l’expérience décisive par laquelle nous avons terminé la précédente leçon.
Je prépare à l’aide de l’acide paratartrique naturel, le paratartrate de soude et d’ammoniaque. Il se dépose de beaux cristaux.
Si l’on observe dans l’appareil de polarisation la solution d’une portion quelconque de ce sel double, elle n’offre aucun indice de déviation optique ; et en séparant des cristaux l’acide qu’ils renferment, on reproduit l’acide paratartrique, identique à celui qui a servi à les former. Jusque-là tout est simple et naturel et l’on croit avoir affaire à la cristallisation d’un sel ordinaire. Il n’en est rien cependant.
Reprenez une autre portion de ces mêmes cristaux, et examinez-les un à un. Vous trouverez qu’une moitié a la forme dont je présente ici le modèle, caractérisée par une hémiédrie non superposable, que l’autre moitié a la forme inverse identique à la première dans toutes ses parties respectives, et néanmoins ne pouvant lui être superposée. Sépare-t-on alors les deux sortes de cristaux pour les dissoudre isolément, on observe que l’une des deux solutions dévie la lumière polarisée à droite, l’autre à gauche, et toutes deux de la même quantité en valeur absolue.
Enfin si l’on extrait par les procédés chimiques ordinaires les acides de ces deux sortes de cristaux, on reconnaît que l’un d’eux est identique à l’acide tartrique ordinaire, et que l’autre lui est de tous points semblable, sans pouvoir lui être superposé. Ils offrent entre eux les relations des deux sels d’où on les a séparés. Ils se ressemblent comme la main droite ressemble à la main gauche, mieux encore, comme se ressemblent deux tétraèdres irréguliers symétriques ; et ces analogies et ces différences se retrouvent dans tous leurs dérivés. Ce que l’on fait avec l’un on peut le répéter avec l’autre dans les mêmes conditions, et les produits résultants manifestent constamment les mêmes propriétés, avec cette seule différence que chez les uns la déviation du plan de polarisation s’exerce à droite, chez les autres à gauche, et que les formes des espèces correspondantes, encore bien qu’identiques dans tous leurs détails, ne peuvent se superposer.
Tous ces faits si clairs, si démonstratifs, nous obligent à transporter les caractères généraux extérieurs de ces acides et de leurs combinaisons à leurs molécules chimiques individuelles. S’y refuser serait manquer aux règles de la logique la plus vulgaire. C’est ainsi que nous arrivons aux conséquences suivantes :
1o La molécule de l’acide tartrique, quelle qu’elle soit d’ailleurs, est dissymétrique, et d’une dissymétrie à image non superposable. 2o La molécule de l’acide tartrique gauche est précisément formée par le groupe d’atomes inverse. Et à quels caractères reconnaîtrons-nous l’existence de la dissymétrie moléculaire ? D’une part à l’hémiédrie non superposable, de l’autre, et surtout, à la propriété optique rotatoire lorsque le corps est en dissolution.
Ces principes étant posés, examinons tous les corps de la nature ou des laboratoires, et nous trouverons facilement qu’une foule d’entre eux possèdent à la fois ce genre d’hémiédrie et la propriété rotatoire moléculaire, et que tous les autres ne nous offrent ni l’un ni l’autre de ces caractères.
J’avais donc raison de le dire : La conséquence légitime et forcée de notre premier entretien peut s’exprimer de cette manière :
Tous les corps (j’emploie ici cette expression dans le langage chimique) se partagent en deux grandes classes, les corps à image superposable, les corps à image à non superposable ; les corps à arrangements d’atomes dissymétriques, ceux à arrangements d’atomes homoédriques.
III.
Ici nous rencontrons un fait qui mériterait bien de fixer l’attention, lors même qu’on l’envisagerait seul et isolé de l’ensemble des considérations qui vont suivre. Le voici :
Tous les produits artificiels des laboratoires et toutes les espèces minérales sont à image superposable. Au contraire la plupart des produits organiques naturels (je pourrais même dire tous, si je n’avais à nommer que ceux qui jouent un rôle essentiel dans les phénomènes de la vie végétale et animale), tous les produits essentiels de la vie sont dissymétriques et de cette dissymétrie qui fait que leur image ne peut leur être superposée.
Avant d’aller plus loin je veux écarter quelques objections qui ne manqueraient pas de s’offrir à votre esprit.
IV.
Le quartz, direz-vous d’abord ? Nous avons vu dans la dernière leçon que le quartz possédait les deux caractères de la dissymétrie, l’hémiédrie dans la forme, observée par Haüy, et le phénomène rotatoire, découvert par Arago ! Néanmoins toute dissymétrie moléculaire est absente dans le quartz. Pour le comprendre, entrons un peu plus avant dans l’intelligence des phénomènes qui nous occupent. Nous y trouverons en outre l’explication des analogies et des différences déjà signalées précédemment entre le quartz et les produits organiques naturels.
Permettez-moi de représenter grossièrement, quoique au fond avec justesse, la structure du quartz et celle des produits organiques naturels. Imaginez un escalier tournant dont les marches seraient des cubes, ou tout autre objet à image superposable. Détruisez l’escalier, et la dissymétrie aura disparu. La dissymétrie de l’escalier n’était que le résultat du mode d’assemblage de ses marches élémentaires. Tel est le quartz. Le cristal de quartz, c’est l’escalier tout construit. Il est hémiédrique. Il agit à ce titre sur la lumière polarisée. Mais le cristal est-il dissous, fondu, détruit dans sa structure physique d’une manière quelconque, sa dissymétrie se trouve supprimée et avec elle toute action sur la lumière polarisée, comme il arriverait, par exemple, pour une dissolution d’alun, liqueur formée de molécules à structure cubique distribuées sans ordre.
Imaginez, au contraire, le même escalier tournant formé de tétraèdres irréguliers pour marches. Détruisez l’escalier, et la dissymétrie existera encore, parce que vous aurez affaire à un ensemble de tétraèdres. Ils pourront avoir des positions quelconques, mais chacun d’eux n’en aura pas moins une dissymétrie propre. Tels sont les corps organiques où toutes les molécules ont une dissymétrie propre qui se traduit dans la forme du cristal. Lorsque le cristal est détruit par la dissolution, il en résulte une liqueur active pour la lumière polarisée, parce qu’elle est formée de molécules, pêle-mêle, il est vrai, mais ayant chacune une dissymétrie de même sens, si non de même intensité dans toutes les directions.
V.
Le quartz n’est donc pas moléculairement dissymétrique, et quant à présent nous n’avons aucun exemple de minéral qui possède la dissymétrie moléculaire. J’ai dit qu’il fallait étendre cette proposition aux composés artificiels des laboratoires. Ici encore on pourrait avoir quelques scrupules. On pourrait objecter, par exemple, que le camphre naturel qui est dissymétrique, donne artificiellement de l’acide camphorique également dissymétrique ; que l’acide aspartique provenant de l’asparagine par une réaction de laboratoire est dissymétrique à la manière de l’asparagine, et je pourrais citer bien d’autres exemples pareils. Mais il ne sera douteux pour personne que les acides camphorique et aspartique doivent au camphre et à l’asparagine leur dissymétrie propre. Celle-ci existait dans les produits mères, et elle s’est transportée, modifiée plus ou moins par substitution, de ces produits mères à leurs dérivés. On ne saurait même en général assigner de meilleures preuves de la conservation du type primitif dans une série de produits liés entre eux par une origine commune, que la permanence de la propriété optique.
Lorsque j’affirme qu’aucune substance artificielle n’a encore offert la dissymétrie moléculaire, j’entends parler des substances artificielles proprement dites, formées de toutes pièces avec des éléments minéraux ou provenant de corps non dissymétriques. Exemple : L’alcool n’est pas dissymétrique. Sa molécule, si nous pouvions l’isoler et l’étudier, placée devant une glace, offrirait une image qui lui serait superposable. Or, pas un dérivé de l’alcool n’est dissymétrique. Je pourrais à l’infini multiplier les exemples de cette nature. — Il y a plus : prenez un corps dissymétrique, quel qu’il soit, et si vous le soumettez à des réactions chimiques quelque peu énergiques, vous pouvez être assuré de voir disparaître la dissymétrie du groupe primitif. Ainsi, l’acide tartrique est dissymétrique. L’acide pyrotartrique ne l’est plus. L’acide malique est dissymétrique. Les acides maléïque, paramaléïque de M. Pelouze ne le sont plus. La gomme est dissymétrique, l’acide mucique ne l’est pas.
Les produits artificiels n’ont donc aucune dissymétrie moléculaire ; et je ne saurais indiquer l’existence d’une séparation plus profonde entre les produits nés sous l’influence de la vie et tous les autres. Insistons un peu, parce que vous verrez dans la suite de cette leçon se dégager de plus en plus le côté physiologique de ces études. Passons en revue les principales classes des produits organiques naturels :
Cellulose, fécules, gommes, sucres,… acides tartrique, malique, quinique, tannique,… morphine, codéïne, quinine, strychnine, brucine,… essences de térébenthine, de citron,… albumine, fibrine, gélatine. Tous ces principes immédiats sont moléculairement dissymétriques. Toutes ces matières ont le pouvoir rotatoire à l’état de dissolution ; caractère nécessaire et suffisant pour établir leur dissymétrie, lors même que, par l’absence de la cristallisation possible, l’hémiédrie ferait défaut pour la reconnaissance de cette propriété.
Dans cette énumération figurent toutes les substances les plus essentielles de l’organisme végétal et animal.
Il y a beaucoup de substances naturelles qui ne sont pas dissymétriques. Mais sont-elles naturelles au même titre que les autres ? Ne faut-il pas voir dans des corps tels que l’acide oxalique, l’hydrure de salicyle, l’acide fumarique… des dérivés des substances naturelles proprement dites, formés par des actions analogues à celles des laboratoires. Ces produits me paraissent être dans l’organisme végétal ce que l’urée, l’acide urique, la créatine, le glycocolle… sont dans l’organisme animal, des excrétions plutôt que des sécrétions, si je puis ainsi parler. Il serait très-intéressant de suivre ce point de vue expérimentalement.
Ajoutons à cela que beaucoup de corps non dissymétriques en apparence pourraient être des paratartriques. Il manque encore un mot à la langue chimique pour exprimer le fait d’une double dissymétrie moléculaire cachée par la neutralisation de deux dissymétries inverses, dont les effets physiques et géométriques se compensent rigoureusement.
La double proposition à laquelle nous venons d’être conduits sur la dissymétrie habituelle des principes immédiats organiques, et sur l’absence de ce caractère dans tous les produits de la nature morte va nous permettre d’agrandir et de préciser davantage notre manière de voir au sujet de cette remarquable propriété moléculaire.
VI.
En 1850, M. Dessaignes, dont tous les chimistes connaissent l’ingénieuse habileté, annonça à l’académie qu’il était parvenu à transformer le bimalate d’ammoniaque en acide aspartique. C’était un progrès qui venait confirmer les résultats importants que M. Piria avait obtenus quelques années auparavant. M. Piria avait réussi à transformer l’asparagine et l’acide aspartique en acide malique. M. Dessaignes, à son tour, montrait qu’inversement on pouvait revenir de l’acide malique à l’acide aspartique.
Jusque-là rien que de très-naturel dans l’observation de M. Dessaignes, même au point de vue optique. Car de mon côté j’avais reconnu que l’asparagine, l’acide aspartique et l’acide malique étaient actifs sur la lumière polarisée. Le passage chimique de l’un de ces corps aux autres n’avait rien qui pût surprendre.
Quelques mois plus tard M. Dessaignes fit un pas de plus. Il annonça que non-seulement le bimalate d’ammoniaque, mais aussi les fumarate et maléate d’ammoniaque avaient également la propriété de se transformer par la chaleur en acide aspartique.
Ici je voyais une impossibilité ; ou, si la chose était telle que l’avançait M. Dessaignes, cet habile chimiste avait fait une découverte dont il ne se doutait pas. En effet, j’avais observé que les acides fumarique, maléique et tous leurs sels étaient sans action sur la lumière polarisée. Si donc M. Dessaignes avait réussi à transformer leurs sels d’ammoniaque en acide aspartique, il aurait réalisé pour la première fois la production d’un corps dissymétrique à l’aide de composés qui ne le sont pas.
Mais il me paraissait plus raisonnable de croire que l’acide aspartique de M. Dessaignes différait de l’acide aspartique naturel notamment par l’absence de la propriété rotatoire moléculaire. M. Dessaignes, il est vrai, avait comparé avec soin les propriétés de l’acide artificiel avec celles de l’acide naturel, et il les avait, disait-il, trouvées identiques. Mieux que personne, par l’exemple de M. Mitscherlich, dont j’ai parlé dans la dernière séance, je savais combien ces constatations d’identités d’espèces chimiques étaient choses délicates, dans des études où la plus grande similitude de propriétés cache souvent de profondes différences. Je n’hésitai donc pas à croire que le fait nouveau annoncé par M. Dessaignes avait besoin de confirmation.
J’attachais tant d’importance à éclaircir cette question et dans la prévision même des résultats que je vais avoir l’honneur de vous exposer, que je fis immédiatement le voyage de Vendôme, où je rendis compte de mes préoccupations à M. Dessaignes, qui s’empressa de me remettre un échantillon de son acide aspartique. Dès mon retour à Paris, je reconnus, en effet, que l’acide de M. Dessaignes n’était qu’un isomère de l’acide aspartique naturel, c’est-à-dire de l’acide dérivé de l’asparagine, et il en différait, comme je l’avais prévu, par la propriété rotatoire, tout à fait absente dans l’acide artificiel, non douteuse dans l’acide naturel. Mais toutes les autres propriétés physiques et chimiques offraient les plus grandes analogies, si grandes que M. Dessaignes, qu’aucune idée préconçue ne mettait en garde, avait conclu à l’identité réelle des deux substances.
Ce qui me séduisait le plus dans l’examen du nouveau composé (qui par lui-même n’offre pas de combinaisons cristallisables bien remarquables), c’était sa transformation en acide malique. On sait en effet que M. Piria, je viens de le rappeler tout à l’heure, a donné depuis longtemps le moyen de passer de l’asparagine et de l’acide aspartique à l’acide malique, et je m’étais assuré par les épreuves les plus précises que cet acide malique était identique avec celui du sorbier, des pommes, du raisin, et du tabac.
J’appliquai donc à l’acide nouveau le mode d’action trouvé par M. Piria, et je le transformai effectivement en un acide malique nouveau très-semblable à l’acide naturel, si voisin de ce dernier qu’un chimiste aurait bien de la peine à les distinguer, même étant prévenu de leur dissemblance réelle ; seulement, cet acide malique n’avait aucune action sur la lumière polarisée, et il en était ainsi de toutes ses combinaisons salines.
Il y a certains dérivés de ces deux acides maliques dont la comparaison ne manifeste pas très-bien la véritable dépendance mutuelle d’arrangements moléculaires de ces curieux isomères, mais il en est d’autres où elle se montre dans tout son jour. Considérons, par exemple, le bimalate de chaux ordinaire actif et le bimalate correspondant inactif. Leur composition chimique est exactement la même, et leurs formes cristallines sont pareilles, avec cette différence que la forme de l’actif porte quatre petites faces hémiédriques toujours absentes dans la forme de l’inactif. D’où il résulte que, placée devant une glace, l’image de l’actif ne peut lui être superposée, tandis que l’image de l’inactif est absolument identique et superposable à la réalité qui la donne. Mais quoi qu’il en soit pour tout ce qui n’est pas faces hémiédriques, il y a ressemblance parfaite des deux formes.
Qui pourrait douter, d’après cela, des rapports d’arrangements moléculaires de ces deux sels. N’est-il pas évident que nous avons ici affaire à un acide malique identique au naturel, sauf la simple suppression de sa dissymétrie moléculaire ?
C’est l’acide malique naturel détordu, si je puis m’exprimer ainsi. L’acide naturel est-il un escalier tournant pour l’arrangement de ses atomes, celui-ci est le même escalier formé des mêmes marches, mais droit au lieu d’être en spirale.
On pourrait se demander si le nouvel acide malique n’est pas le paratartrique de la série, c’est-à-dire la combinaison de l’acide malique droit et de l’acide malique gauche. Cela est bien peu probable, car alors non seulement avec un corps inactif on aurait fait un corps actif, on en aurait fait deux, un droit et un gauche.
D’ailleurs j’ai reconnu que de même qu’il existe un acide malique inactif, non dissymétrique, il y a également un acide tartrique inactif non dissymétrique très différent de l’acide paratartrique et qui ne peut se résoudre en acide tartrique droit et en acide tartrique gauche. Il n’est pas possible ici de douter que l’on a bien affaire à l’acide tartrique droit ou gauche rendu non dissymétrique.
J’ai également découvert l’alcool amylique inactif qui donne lieu à toute une série de produits inactifs correspondant à la série de l’alcool amylique actif.
Nous voilà, grâce à la découverte des corps inactifs, en possession d’une idée féconde : une substance est dissymétrique, droite ou gauche ; par certains artifices de transformations isomériques qu’il faudra rechercher et découvrir pour chaque cas particulier, elle peut perdre sa dissymétrie moléculaire, se détordre, pour employer une image grossière, et affecter dans l’arrangement de ses atomes une disposition à image superposable. De telle manière que chaque substance dissymétrique offre quatre variétés, ou mieux quatre sous-espèces distinctes : le corps droit, le corps gauche, la combinaison du droit et du gauche, et le corps qui n’est ni droit ni gauche, ni formé par la combinaison du droit et du gauche.
VII.
Cette conclusion générale des études qui précèdent éclaire d’un jour nouveau nos idées de mécanique moléculaire. Nous y voyons que si les produits naturels organisés sous l’influence de la vie végétale sont ordinairement dissymétriques, contrairement à ce que nous offrent les produits minéraux et artificiels, cette disposition des particules élémentaires n’est pas une condition de l’existence de la molécule, que le groupe organique tordu peut se détordre et prendre alors le caractère général des substances artificielles ou minérales. Par contre, il me paraît logique de regarder ces dernières comme susceptibles de présenter un arrangement dissymétrique de leurs atomes à la manière des produits naturels. Les conditions de leur production sont à découvrir.
En dernière analyse, et pour résumer ce qui précède, les groupes d’atomes élémentaires qui constituent la matière composée, peuvent revêtir deux états distincts, correspondant aux deux types généraux dans lesquels on peut faire rentrer tout objet matériel. La forme du groupe est à image superposable ou à image non superposable ; mais ce dernier type est double parce que son inverse peut exister au même titre que lui. Il faut y ajouter le cas de l’association de ces deux types inverses qui rappelle l’union par paires des membres identiques et non superposables des animaux supérieurs. De telle sorte qu’il y a en réalité pour les groupes d’atomes qui constituent la matière, quatre dispositions remarquables. Tous nos efforts doivent tendre à les produire pour chaque espèce particulière.
Il y a dans presque toutes ces considérations une telle rigueur qu’il est comme impossible de les révoquer en doute.
Ainsi comment se refuser à admettre qu’un corps droit a son gauche possible, connaissant comme nous la connaissons la signification du caractère droit ou gauche ? Ce serait douter qu’un tétraèdre irrégulier a son inverse, qu’une hélice dextrorsum a son inverse sinistrorsum, qu’une main a sa gauche possible.
Et dès lors si l’influence mystérieuse à laquelle est due la dissymétrie des produits naturels venait à changer de sens ou de direction, les éléments constitutifs de tous les êtres vivants prendraient une dissymétrie inverse. Peut-être un monde nouveau s’offrirait à nous. Qui pourrait prévoir l’organisation des êtres vivants, si la cellulose de droite qu’elle est devenait gauche, si l’albumine du sang de gauche devenait droite ? Il y a là des mystères qui préparent à l’avenir d’immenses travaux et appellent dès aujourd’hui les plus sérieuses méditations de la science.
VIII.
Seulement comme la chimie a été jusqu’à présent impuissante à préparer des corps dissymétriques, on pourrait craindre d’ignorer toujours le mode de production des corps inverses des substances organiques naturelles. Heureusement cette crainte est exagérée. J’ai reconnu en effet que, par des procédés chimiques ordinaires, tels que l’action de la chaleur, on pouvait passer d’un corps droit à son gauche et inversement. Ainsi en chauffant l’acide tartrique droit dans certaines conditions déterminées qu’il serait trop long de spécifier ici, il se transforme en acide tartrique gauche ou mieux en acide paratartrique. Et inversement dans les mêmes conditions, exactement, l’acide tartrique gauche devient droit.
Voilà dix à douze grammes d’acide tartrique gauche tout à fait pur, qui ont été obtenus de cette manière. Leur préparation m’a coûté bien des peines. Mais, M. Biot désirait d’une manière toute particulière étudier les caractères de dispersion de cet acide tartrique gauche si remarquable par son origine. Il a voulu faire lui-même les frais de l’opération, fort dispendieuse, car la transformation repose sur l’emploi du tartrate de cinchonine ou de quinine, et la base est perdue parce que le tartrate doit être chauffé à une température qui la détruit.
J’ai préparé par ce procédé assez d’acide paratartrique pour pouvoir en retirer douze grammes d’acide tartrique gauche qui a offert, en sens inverse, rigoureusement les mêmes caractères optiques que l’acide tartrique.
On devra toujours considérer comme un grand progrès de la chimie organique, toute transformation analogue d’un corps naturel dissymétrique en son inverse.
IX.
J’ai fait allusion en terminant notre première conférence à des observations auxquelles il est temps que nous donnions toute l’attention qu’elles méritent. Ces observations sont relatives à la comparaison des propriétés physiques et chimiques des isomères droits et gauches correspondants. J’ai insisté déjà sur l’identité parfaite de toutes leurs propriétés, en exceptant toutefois l’inversion de leurs formes cristallines et l’opposition de sens de leurs déviations optiques. Aspect physique, éclat des cristaux, solubilité, poids spécifique, simple ou double réfraction, tout y est, non pas seulement pareil, semblable, très-voisin, mais identique, dans l’acception la plus rigoureuse du mot.
Cette identité est d’autant plus remarquable, que nous allons la voir remplacée par une opposition générale et considérable des propriétés de ces mêmes substances, lorsqu’elles se trouvent dans les conditions particulières que je vais indiquer.
Nous avons reconnu qu’il fallait distribuer tous les composés chimiques artificiels ou naturels, minéraux ou organiques, en deux grandes classes : les composés à image superposable non dissymétriques, et les composés à image non superposable dissymétriques.
Cela posé, l’identité de propriétés dont je viens de parler pour les deux acides tartriques et leurs dérivés similaires, existe constamment avec les caractères absolus que j’ai rappelés, toutes les fois qu’on place ces substances en présence d’un composé quelconque de la classe des corps à image superposable, tels que la potasse, la soude, l’ammoniaque, la chaux, la baryte, l’aniline,… l’alcool, les éthers…, en un mot, de tous les composés, quels qu’ils soient, non dissymétriques, non hémiédriques de formes, sans action sur la lumière polarisée.
Vient-on à les soumettre, au contraire, aux produits de la seconde classe à image non superposable, l’asparagine, la quinine, la strychnine, la brucine, l’albumine, le sucre, etc… etc… corps dissymétriques comme eux, tout change à l’instant. La solubilité n’est plus la même. S’il y a combinaison, la forme cristalline, le poids spécifique, la quantité d’eau de cristallisation, la destruction plus ou moins facile par la chaleur, tout diffère, autant que différent les corps isomères les plus éloignés.
Voilà donc que la dissymétrie moléculaire des corps s’introduit dans la chimie comme un modificateur puissant des affinités chimiques. Vis-à-vis des deux acides tartriques, la quinine ne se comporte pas comme la potasse, uniquement parce qu’elle est dissymétrique et que la potasse ne l’est pas. La dissymétrie moléculaire s’offre dès lors comme une propriété capable à elle seule, en tant que dissymétrie, de modifier les affinités chimiques. Je ne crois pas qu’aucune découverte ait été encore aussi loin dans la partie mécanique du problème des combinaisons.
Essayons de nous représenter la cause de ces identités et de ces dissemblances. Que l’on suppose une hélice dextrorsum et une hélice sinistrorsum pénétrant séparément deux blocs de bois identiques et à filets droits. Toutes les conditions mécaniques des deux systèmes seront les mêmes. Il n’en sera plus ainsi du moment où ces mêmes hélices seront associées à des blocs contournés eux mêmes en hélices de mêmes sens ou de sens opposés.
X.
Voici une application très-intéressante des faits que je viens d’exposer.
En voyant les acides tartriques droit et gauche engagés dans des combinaisons devenues aussi dissemblables par le fait seul du pouvoir rotatoire de la base, il y avait lieu d’espérer que de cette dissemblance même résulteraient des forces chimiques capables de balancer l’affinité mutuelle de ces deux acides, et par suite un moyen chimique de dissocier les deux éléments de l’acide paratartrique. J’ai cherché longtemps sans réussir ; mais j’y suis arrivé à l’aide de deux bases nouvelles isomères de la quinine et de la cinchonine, et que j’obtiens très-facilement, sans la moindre perte, à l’aide de ces dernières : la quinicine et la cinchonicine.
Je prépare le paratartrate de cinchonicine en neutralisant la base, puis ajoutant autant d’acide qu’il en a fallu pour la neutralisation, je fais cristalliser, et les premières cristallisations sont formées de tartrate gauche de cinchonicine parfaitement pur. Tout le tartrate droit reste dans la liqueur, parce qu’il est plus soluble. Puis il finit par cristalliser lui-même et sous un aspect différent, parce qu’il n’a pas la même forme cristalline que le droit. On croirait avoir affaire à la cristallisation de deux sels très-distincts, d’inégale solubilité.
XI.
Mais la dissemblance des propriétés des corps droits et gauches correspondants lorsqu’on les soumet à des forces dissymétriques, me paraît offrir un intérêt de premier ordre par les idées qu’elle nous suggère sur la cause mystérieuse qui préside à la disposition dissymétrique des atomes dans les substances organiques naturelles. Pourquoi cette dissymétrie ? Pourquoi même telle dissymétrie plutôt que son inverse ?
Reportez-vous avec moi par la pensée à l’époque où, ayant reconnu l’identité absolue des propriétés physiques et chimiques des corps droits et gauches correspondants, je n’avais aucune idée, pas même le soupçon de différences possibles entre ces corps. C’est en effet à plusieurs années de distance que j’ai reconnu ces identités et ces différences.
Il m’était alors impossible de comprendre comment la nature pouvait faire un corps droit sans faire en même temps le corps gauche. Car les mêmes forces qui sont en jeu au moment de l’élaboration de la molécule d’acide tartrique droit, devaient, ce semble, donner la molécule gauche, et il n’y aurait eu que des paratartriques.
Pourquoi même des droits ou des gauches ? Pourquoi pas seulement des non-dissymétriques, des substances de l’ordre de celles de la nature morte ?
Il y a évidemment des causes à ces curieuses manifestations du jeu des forces moléculaires. Les indiquer d’une manière précise serait assurément chose bien difficile. Mais je ne crois pas me tromper en disant que nous connaissons un de leurs caractères essentiels. N’est-il pas nécessaire et suffisant d’admettre qu’au moment de l’élaboration dans l’organisme végétal des principes immédiats, une force dissymétrique est présente ? Car nous venons de voir qu’il n’y avait qu’un seul cas où les molécules droites différaient de leurs gauches, le cas où elles sont soumises à des actions d’un ordre dissymétrique.
Ces actions dissymétriques, placées peut-être sous des influences cosmiques, résident-elles dans la lumière, dans l’électricité, dans le magnétisme, dans la chaleur ? Seraient-elles en relation avec le mouvement de la terre, avec les courants électriques par lesquels les physiciens expliquent les pôles magnétiques terrestres ? Il n’est pas même possible aujourd’hui d’émettre à cet égard les moindres conjectures.
Mais je regarde comme nécessaire la conclusion de l’existence de forces dissymétriques au moment de l’élaboration des produits organiques naturels, forces qui seraient absentes ou sans effet dans les réactions de nos laboratoires, soit à cause de la brusque action de ces phénomènes, soit pour toute autre circonstance inconnue.
XII.
Nous arrivons enfin à une dernière expérience dont l’intérêt ne le cède à aucune de celles qui précèdent, par la preuve qu’elle nous donnera manifestement de l’influence de la dissymétrie dans les phénomènes de la vie. Déjà nous avons vu tout à l’heure la dissymétrie intervenir comme modificateur des affinités chimiques ; mais il s’agissait de réactions purement minérales, artificielles, et l’on sait toute la prudence qu’il faut avoir dans l’application aux phénomènes de la vie des résultats des laboratoires. Aussi ai-je conservé pour moi presque toutes les vues de cette leçon jusqu’au moment où j’ai reconnu de la manière la plus certaine que la dissymétrie moléculaire s’offrait comme un modificateur des affinités chimiques, non plus dans les réactions de la nature morte, mais dans celles de l’ordre physiologique, dans les fermentations.
Voici le phénomène remarquable auquel je fais allusion.
On savait depuis longtemps, par l’observation d’un fabricant de produits chimiques d’Allemagne, que le tartrate de chaux impur des fabriques, souillé de matières organiques, et abandonné sous l’eau en été, peut fermenter et donner divers produits.
Cela posé, j’ai mis en fermentation le tartrate ordinaire droit d’ammoniaque de la manière suivante : je prends le sel très-pur, cristallisé, je le dissous, en ajoutant à la liqueur une dissolution très-limpide de matières albuminoïdes. 1 gr. de matières albuminoïdes sèches suffit pour 100 gr. de tartrate. Très-souvent il arrive que la liqueur placée dans une étuve fermente spontanément. Je dis très-souvent ; mais on peut ajouter que cela a toujours lieu si l’on a soin de mêler à la liqueur une quantité très-petite d’une de ces mêmes liqueurs pour lesquelles on a réussi à obtenir la fermentation spontanée.
Jusque-là rien de bien particulier, c’est un tartrate qui fermente. Le fait est connu.
Mais appliquons ce mode de fermentation au paratartrate d’ammoniaque, et dans les conditions précédentes il fermente. Il se dépose la même levûre. Tout annonce que les choses se passent absolument comme dans le cas du tartrate droit. Cependant si l’on suit la marche de l’opération à l’aide de l’appareil de polarisation, on reconnaît bien vite des différences profondes entre les deux opérations. Le liquide primitivement inactif possède un pouvoir rotatoire à gauche sensible qui augmente peu à peu et atteint un maximum. Alors la fermentation est suspendue. Il n’y a plus trace d’acide droit dans la liqueur, qui évaporée et mêlée à son volume d’alcool fournit immédiatement une belle cristallisation de tartrate gauche d’ammoniaque.
Remarquons d’abord dans ce phénomène deux choses distinctes : comme dans toute fermentation proprement dite, il y a une substance qui se transforme chimiquement, et corrélativement, il y a développement d’un corps possédant les allures d’un végétal mycodermique. D’autre part, et c’est là ce qu’il importe de noter en ce moment, la levûre qui fait fermenter le sel droit respecte le sel gauche, malgré l’identité absolue des propriétés physiques et chimiques des deux tartrates droit et gauche d’ammoniaque, toutes les fois qu’on ne les soumet pas à des actions dissymétriques.
Voilà donc la dissymétrie moléculaire propre aux matières organiques intervenant dans un phénomène de l’ordre physiologique, et elle y intervient à titre de modificateur des affinités chimiques. Il n’est pas douteux le moins du monde que ce soit le genre de dissymétrie propre à l’arrangement moléculaire de l’acide tartrique gauche, qui est la cause unique, exclusive, de la différence qu’il présente avec l’acide droit, sous le rapport de sa fermentation.
Et ainsi se trouve introduite dans les considérations et les études physiologiques l’idée de l’influence de la dissymétrie moléculaire des produits organiques naturels, de ce grand caractère qui établit peut-être la seule ligne de démarcation bien tranchée que l’on puisse placer aujourd’hui entre la chimie de la nature morte et la chimie de la nature vivante.
XIII.
Tels sont, Messieurs, dans leur ensemble les travaux dont j’ai été chargé de vous entretenir.
Vous avez compris, chemin faisant, pourquoi j’ai intitulé mon exposition : De la Dissymétrie moléculaire dans les produits organiques naturels. C’est en effet la théorie de la dissymétrie moléculaire que nous venons d’établir, l’un des chapitres les plus élevés de la science, complétement imprévu, et qui ouvre à la physiologie des horizons tout nouveaux, éloignés, mais certains.
Je porte ce jugement sur les résultats de mes propres recherches sans qu’il se mêle à l’expression de ma pensée aucune satisfaction d’amour-propre d’auteur. À Dieu ne plaise qu’il y ait jamais dans cette chaire de personnalités possibles ! Ce sont comme des pages de l’histoire de la chimie que nous écrirons successivement avec le sentiment de dignité qu’inspire toujours l’amour vrai de la science.