PAR LES ORGANISMES MICROSCOPIQUES

PAR

U. GAYON ET G. DUPETIT

i . La réduction plus ou moins complète de Tacide des nitrates, à Tétai d'acide nilreux, de bioxyde d'azote, de protoxyde d'azote ou d'azote, a été signalée par plusieurs observateurs dans les eaux de drainage, dans la terre végétale et dans diverses fermentations. Une s'agit ici, à l'exclusion des décompositions purement chimiques, que des réactions qui se passent entre certaines limites de température et en présence de matières organiques.

2. 1° Acide nitreux, — Des nitrites ont été trouvés dans l'azotate de soude du Chili par Schœnhein', dans les eaux de drainage par MM. Lawes et Gilbert *, dans la terre végétale par le colonel Chabrier' qui en a étudié avec beaucoup de soin le rôle et les variations, mais ces auteurs n'ont déterminé exactement ni leur origine ni leur mode de formation. Plus tard, M. Meusel a obsené la transformation des nitrates en nitrites dans les eaux naturelles*, et fait

1 . Bep, de chimie pure, t. IV, p. 248. 18G2. — Nous montrerons bientôt, dans un mémoire spécial, que la proportion des nitrites dans les nitrates de soude naturels peut s'accroître sous Pinfluence des infiniment petits, et déterminer certains accidents de fabrication dans les usines où Ton prépare le salpêtre par double décomposition chimique.

2. Rothamsted. Trente années d'expériences agricoles, p. 163.

3. Annales de chimie et de physique, 5* série, t. XXIII, p. 161. 1871, i. Journal de pharmacie et de chimie, 4* série, t. XXII, p. 430. 1875.

voir que cerlaines substances, comme Tacide phénique, Tacide salicylique, Tacide benzoïque, rentravent, tandis que d'autres, conmic la cellalose, le sucre, l'alcool, la favorisent. Ce savant est le premier qui ait attribué la formation d'acide nitreux à la présence des bactéries.

Nous avons vérifié l'exactitude des observations de M. Meusel et constaté que les nilrites apparaissent presque toujours, si on laisse à J'air libre un bouillon tenant en dissolution de l'azotate de potasse ou de sonde; le liquide se trouble, se peuple d'organismes microscopiques et donne rapidement les réactions de l'acide azoteux.

3. Pour caractériser cet acide, nous avoiLs employé soit l'iodure de potassium amidonné et l'acide acétique, soit le chlorbydrate de raétaphénylène-diamine \ La première métbode donne, dans les solutions un peu concentrées, un précipité bleu qui se prête mal à des dosages comparatifs; la seconde, au contraire, donne une coloration rouge-brun très limpide et propre aux observations colorimétriques. Pour les dosages, nous avons utilisé celte dernière réaction et comparé, à l'aide du colorimètre Laurent, la couleur due au liquide étudié avec celle fournie par une solution titrée d'azotite de potasse pur.

Voici les volumes relatifs et la composition des solutions qui nous

ont donné les meilleurs résultats :

Pour la teinte type, on met dans une fiole de 25 centimètres

cubes :

1 centimètre cube de solution de chlorbydrate de niétaphényléne-d lamine à t/2 p. 100;

1 /2 centimètre cube d*une solution de nitrite de potasse à 5 grammes par litre ;

î> gouttes d'acide acétique pur ;

^'t i on complète le volume avec de l'eau distillée.

'^" ''emplaçant la solution de nitrite de potasse par 1/2 centimètre '" f ^" liquide à essayer, on obtient la teinte qui doit être com-

^^ 3 Ja précédente.

l Y/ ^^é Tiemann et Preusse (Berichte der deutschen Chemischen Gesellschafl, • 62-i. — Journal de pharmacie et de chimie, 4* série, t. XXIX, p. 195. 1879.

4. Le microbe qui, dans nos expériences, a produit le plus de triles*, est un être anaérobie, constitué par de très petits bâtonneH mobiles formant peu de spores. Vu la difficulté de le séparer spéc=~ fiquement des autres micro-organismes de mêmes dimensions, noi^ le désignons seulement par la lettre a.

Si Ton sème une trace infiniment petite de ce microbe da du bouillon additionné de 40 grammes de nitrate de potasse p litre, et renfermé dans des tubes longs et étroits, en présen d'une petite quantité d'air, ou dans une atmosphère d'acide carb nique, ou dans le vide, il s'y développe rapidement àlatempératu de 35 degrés, et trouble le liquide dans toute sa masse, sans dégag la moindre quantiié de gaz. En même temps, tout le nitrate transforme en nitrile; une partie de l'oxygène disparu donne l'acide carboni<jue qui se dissout à l'état de carbonate de potasse; reste de l'oxygène sert au développement du microbe et à des o dations dont l'élude n'a pas été faite.

Le microbe dont il s'agit se développe mal dans les liquides arM^ (iciels.

5. La plupart des organismes microscopiques sont doués de même propriété réductrice, mais leur action décomposante ne "^ pas toujours, à beaucoup près, aussi loin. Rarement elle est nuU^^ nous n avons en effet trouvé qu'un seul de ces êtres qui, tout «^ étant capable de vivre dans le bouillon ûitraté, n'y donne pas ^:^ nitrite.

Parmi ceux qui produisent des nitrites, et que nous avons isol^ nous citerons, outre le microbe a, un second microbe b, égalerai M anaérobie, constitué par des bâtonnets allongés, immobiles, se f ^ solvant rapidement en spores, et deux microbes aérobies : l'un, ^ formé de longs filaments riches en spores produisant à la surfa des hquid(?s un voile épais et mucilagineux ; l'autre, d, constil par de petits bâtonnets immobiles, avec une seule spore dans chaq article, et formant à la surface des liquides une couche continu peu épaisse et facile à désagréger.

1. Nos recherches sur les nitrites ont été résumées dans une note commoûiquée TÂcadémie des sciences, le 26 décembre 1882. — (Voir aussi Mémoires de la Socié^ des sciences physiques et naturelles de Bordeaux, 2" série, t. V, p. 36.)

Ces quatre microbes, cultivés parallèlement dans les mêmes conditions, ont donné les résultats suivants, avec du bouillon cqntenant 10 grammes d'azotate de potasse par lilre :

Nitrato transformé ipu nitrite, par litre, eu un Jonr.

Microbe a 9«%r>

6. Sous avons essayé également le microbe du cboléra des poules, bbacléridie charbonneuse, le vibrion septique, dont les semences ^sont conservées à l'état de pureté au laboratoire de M. Pasteur. Nous

avons obtenu, avec le bouillon nitraté'à 10 grammes par litre :

HITRATR

transformé en nitrite par litre eu 1 Jour. eu 3 Jours. eu6Jonr<(.

Microbe da choléra des ponles . . 0«',5 ?«',3 3«',2

fiartéiidie charbonneuse .... o »1 2 ,0 3 ,4

Vibrion septiqiie 0 ,8 0 ,9 »

On voit qu'avec ces organismes non seulement la production de nitrite est lente, mais encore qu'elle est limitée a des doses peu éleîfes et qu'elle est beaucoup moins facile qu'avec b's autres microlxîs.

D résulte de ce qui précède que Ton ne doit presque* jamais trouver dans la nature des nilrates sans nitrites, puisque les germes des infiniment petits sont répandus à profusion dans Tair, la terre et les eam.

7. Dans des rechercbes sur les variations de propriétés du f(»rment nitrique, M. Warington a vu se former de Tacide nitreux au sein de ses cultures, dès que l'épaisseur de la coucbe liquide devenait un peu grande*. On peut expliquer ce fait en admettant que Toxydation par le même ferment nitrique se fait en deux périodes, dont la preraière donnerait précisément Tacide nitreux, ou en supposant, avec M. Duclaux', que deux ferments, Tun nitreux, l'autre nitrique, s'étaient développés sinmltanément.

1. B%iUetin de la Société chimique de Paris, t. XXXIX, p. 614. 1883, î. Duelaux, Chimie biologique, p. 714. 1883.

Nous pensons plus volontiers que les nilrites étaient dus, non une oxydation partielle de la matière organique, mais à une désox dation incomplète de Tacide nitrique déjà formé, soit que le ferme nitrique de M. Warington ne fût pas pur, soit, ce qui est moi probable, qu'il eut acquis des propriétés réductrices, en vivant i profondeur, hors de Toxygène de Tair.

8. 2*" Jiioxyde cVazoie, — La formation de ce gaz dans la r duction des nitrates a été signalée pour la première fois en i8( par M. Th. Schlœsing^qui Ta obtenu mélangé avec de l'azote ou ( protoxyde d'azote, dans la putréfaction de l'urine et dans la ferme talion lactique du sucre, en présence du nitrate de potasse.

Des vapeurs nitrcuses, dues à la réaction de l'air sur du bioxy( d'azote apparaissent souvent dans les distilleries, pendant la ferme tation des jus de betteraves. M. Reiset et M. Th. Schlœsing* o appelé successivement l'attention sur ce phénomène.

Il n'est pas rare de voir encore, dans certaines usines où l'on d tille les mélasses de betteraves, de grosses bulles, de plusieui's dé mètres de diamètre, venir crever à la surface des cuves de fermenl tion et former comme un nuage de vapeurs rutilantes. Dans ces ca le rendement en alcool est toujours diminué. Si l'on observe au n croscope une goutte du liquide sucré, on voit que la levure alcn lique est rare, granuleuse, peu bourgeonnante, et souillée d'une in nilé de microbes les plus variés. Ceux-ci nuisent au développeme de la levilre, déterminent des fermentations secondaires et déco posent les nitrates contenus normalement dans les mélasses. M. Reij a montré qu'on atténue ces accidents de fabrication' en ajoutant excès d'acide dans les cuves.

9. On reproduit assez facilement les conditions où se forme bioxyde d'azote, en mettant dans une étuve des flacons pleins de j

1. Comptes rendus, t. LXVI, p, 237. — Journal de pharmacie et de chimie, série, t. VHl, p. 213. 18GS.

2. Comptes rendus, t. LXVI, p. 177. — Journal dé pharmacie et de chin 4« série, t. VHI, p, 213. 18G8.

3. D'après des renseignements qu'a bien voulu nous donner M. Reiset, il est cessaire d'employer 2 litres (l*acide sulfurique monohydraté par cQvier macérai contenant 1,000 kilogr. de racines en cossettes. .

de helleraves non ensemencé ; une fermentation complexe s'établit^ et le gaz qui se dégage est rutilant à l'air '.

Le 26 octobre, nous avons rempli complètement de jus non stérilisé deux flacons A et B, de 300 centimètres cubes de capacité, munis de tubes abducteurs se rendant sous le mercure. Dans A, le jus était seul; dans B, il contenait 5 grammes par litre d'azotate de

La fermentation a été lente ; elle a donné successivement:

Avec A :

he 8 nov. Le 19 nov. Totaux.

Azote 3«S0 3",5 6*^,5

Bioxyde d'azote 2 ,2 3 ,5 5 ,7

Acide carbonique 3' ,7 C ,:> 10 ,2

Toteux 8",9 13",:> 22" 4

mélange dont la composition en centièmes est :

Le 2 nov. Le 19 nor. Moyennes.

Azote 33.71 25.93 29.02

Bioxyde d'azote 24.72 25.93 25.45

Acide carbonique 41.57 48.14 45.53

Avec B :

Le 2 nov. Lo 13 nov. Le 19 nov. Totaux.

Azote 2",6 Ô'^^O 2",8 ll'^^4

Bioxyde d'azote ... 1 ,G 4 ,0 2 ,7 8 ,3

Acide carbonique. . . 2 ,1 6 ,0 3 ,4 11 ,5

ToUux. . . . 6",3 IG^SO 8«%8 31*^%2

fou l'on déduit la composition centésimale :

Le 2 nov. Le 13 nov. Le 19 nov. Moyennes.

Azote 41.27 37.50 31. 4G 36.54

Bioxyde d'azote. . . 25.40 25.00 30.34 26.60

Acide carbonique . . 33.33 37.50 38.20 3G.8Û

Le 19 novembre, on met fin à Texpérience. En ouvrant les flacons, Ifi goulot se remplit de vapeurs nitreuses. Au microscope, on voit

!• Voir Mémoires de la Société des sciences physiques et naturelles de Bor- •^wr, 2« série, t. V, p. 36.

dans A et B le même org^anisme, composé de petits bâtonnets immobiles, étranglés, isolés on en chapelels, ressemblant an ferment lactique. Les liquides sont très filants el renferment encore du salpêtre non décomposé.

Les tentatives que nous avons faites pour isoler le microbe du bioxyde d'azote ont écboué. Dès les premières cultures dans des liquides stérilisés, la semence cessait de se développer; c'est une étude à reprendre.

iO. fi"" Protoxycle d'azote. — La réduction du nitre à l'état de proioxyde d'azote a été également signalée par.M.Schlœsing en 1868*. Ce gaz s'était dégagé seul dans du jus de tabac abandonné à la putréfaction en vase clos; il était mélangé avec de l'azote et du bioxyde d'azote dans la fermentation lacticpic de l'eau sucrée.

MM. Dehérain el Maquenne ^, plus récemment, ont montré que le proioxyde d'azote apparaît encore dans la réduction des nitrates en présence de la terre végétale. *

Nous avons aussi retrouvé ce gaz en mettant a Téluve, comme MM. Dehérain et Maquenne, des flacons qui conlenaientun mélange de terre, d'eau sucrée et de nitrate de potasse'. Dans une de nos expériences, commencée le 20 janvier, la proportion de protoxyde d'azote, qui était de 24 p. iOO le Al, au début de la fermentation, s'est régulièrement abaissée jusqu'à 6, p. 100. Pendant ce temps, le liquide n'avait point acquis d'acide butyrique, et le gaz dégagé était exempt d'hydrogène. Le 5 février, l'hydrogène a comme^ncé à apparaître, mélangé à A p. 100 de protoxyde d'azote, à 91 p. 100 d'acide carbonique et à une trace d'azote; avec lui, la fermentation butyrique s'est développée. Le dégagement d'hydrogène a augmenté les jours suivants, et, chose inattendue, la réduction du nitrate de potasse est restée stationnaire.

Il semble donc qu'il y ait eu là deux fermentations successives: dans la première, le salpêtre seul a été décomposé ; dans la seconde, le sucre a subi la transformation butyrique sans réduire le nitrate res-