I. — Fermentation butyrique

On peut admettre qu’il y a fermentation butyrique toutes les fois que l’un des produits principaux d’une fermentation est l’acide butyrique G“ IP O'* ; quels que soient d’ailleurs l’organisme qui la détermine et les substances qui sont décomposées.

Nous verrons plus loin que plusieurs organismes possèdent la propriété de former de l’acide butyrique en faisant fermenter les composés chimiques les plus variés; mais la fermentation liutyrique la mieux connue est celle du lactate de chaux. Elle a été découverte par Pelouse et Gélis (1). L’agent de cette fermentation a été observé et décrit pour la première fois par Pasteur (2).

Ferment hutyriquedu lactate de chaux. Clostridium butyricnm Prasmowski (6) ; Vibrion butyrique Pasteur ; Amylobacter Clostridium Trecul (3) ; Bacillus amylobacter V. Tiegh. (4) ; Bacterium Navicula Reinke et Berthold (5) (fig. 18). Ce ferment dont

Fig. 18. — CI. butyricum (d’après PnA/.MowKi).

les germes sont aussi répandus que ceux du ferment lactique accompagne toujours ce dernier dans le petit lait. On le rencontre également dans la choucroute, dans les macérations aqueuses de graines riches en matières protéiques ou de racines charnues, dans le jus de betterave des sucreries, dans le vieux fromage, etc.

Le meilleur procédé pour l’ohtenir et l’étudier consiste à mettre dans l’eau ordinaire des tranches de pommes de terres crue et à maintenir le tout entre 25 et 30“ pendant 2 ou 3 jours ; on peut observer alors dans le liquide le Cl. hutyricum à ses différents états de développements.

On trouve d’abord des bâtonnets de 3 à 10de longueur sur 1 ix. environ d’épaisseur. Ces bâtonnets forment fréquemment de courts filaments. Le plus souvent, ils sont très mobiles; quelquefois ils sont en repos et réunis en zooglées.

Après quelque temps, les bâtonnets cessent de s’allonger et deviennent plus épais. Cet épaississement dépend de la longueur atteinte par les bâtonnets. Les plus courts (4 â 5 y-.) s’épaississent dans la région moyenne et prennent la forme d’un fuseau. Les plus longs s’épaississent tantôt dans leur milieu, tantôt à l’une de leurs extrémités ; ils ont dans ce dernier cas la forme d’un têtard. La largeur des bâtonnets à l’endroit de leur épaississement varie de 1, 8 â 2, Ü y. (fig. 18, b.)

Quand les bâtonnets sont arrivés â leur grosseur définitive on observe la formation des spores. Celles-ci sont elliptiques et mesu* rent2 â 2, 5 p. de longueur sur 1 p. de largeur (fig. 18, b). Chaque bâtonnet en fournit une habituellernent, rarement 2. Elles deviennent libres par dissolution de la membrane.

Pendant le développement du ferment butyrique, le protoplasma subit dans certaines conditions de substratum des modifications chimiques importantes. Il se produit dans son intérieur une sorte de matière amylacée qui se teint en bleu ou en violet par l’iode (3). Le moment de la formation de cette matière dépend de l’activité de la fermentation. Si la fermentation est peu active et si le milieu de culture est riche en amidon elle apparaît de bonne heure alors que le bâtonnet est encore en voie d’accroissement et de division, Si la fermentation est très active, môme alors que le milieu est riche en matière amylacée, elle n’apparaît qu’immédiatement avant a formation des spores (7).

La présence d’amidon dans les milieux de culture n’est pas

nécessaire pour que cette matière colorable par l’iode se produise. Van Tieghem (4) l’a observée dans des milieux nutritifs renfermant au lieu d’amidon, de la rnannite, de la glycérine, du lactate de chaux, du sucre ou de la cellulose.

Circonstances qui favorisent ou entravent le développement du ferment butyrique du lactate de chaux. Lorsque, [dans une fermentation lactique ordinaire (sucre, caséine, carbonate de chaux et eau), les liquides ne sont pas suffisamment aérés, on obtient comme produit du lactate de chaux renfermant des proportions plus ou moins grandes de butyrate de chaux. La formation de ce dernier sel s’explique de la façon suivante :

Les germes du ferment butyrique se rencontrent toujours, avonsnous dit, dans les mêmes milieux que ceux du ferment lactique. Ils doivent donc exister, et ils existent réellement dans un milieu présentant la composition de celui qui précède. Or, le Cl. butyricum est le type des ferments anaérobies. Tant que les liquides renferment de l’oxygène, il ne peut se développer ; mais comme cet oxygène est consommé peu à peu par le ferment lactique, si ce gaz n’est pas renouvelé par un moyen quelconque, ses spores se trouvent dans des conditions propres à leur germination; le ferment butyrique se multiplie activement, décompose le lactate de chaux déjà formé et donne naissance à de l’acide butyrique. Si par la suite on aère le liquide, le ferment butyrique cesse de se développer et le ferment lactique reprend son action sur la matière sucrée.

Ces faits nous démontrent que la présence de l’oxygène dans une fermentation lactique.est nécessaire, non seulement parce que ce gaz est indispensable au ferment lactique qui en a besoin pour vivre, mais encore parce qu’il empêche le développement du ferment butyrique. Inversement, ils nous apprennent que pour obtenir une fermentation butyrique régulière du lactate de chaux, ou de tout autre substratum convenable, il faut opérer à l’abri de l’air.

On se rend très bien compte de l’action paralysante de l’oxygène libre sur le Cl. butyricum par une simple observation microscopique.

A cet ed'et, déterminons à l’abri de l’air une fermentation bulyriquc du lactale de chaux. (8) Le mélange suivant dont la composition a été donnée par Pasteur convient particulièrement.

Eau.. 8 à 10 litre

Lactate de chaux. 225 gr.

l’hospliate d’ammoniaque. 0 gr. 75

» potasse. 0 gr. 4

Sulfate de magnésie. 0 gr. 4

» d’ammoniaque. 0 gr. 2

On rensemence à l’aide de qnekjues centimètres cubes d’un liquide de même composition, mais en fermentation butyrique. Si à un moment quelconque, quand la fermentation est en pleine activité on y puise une goutte de liquide qu’on examine immédiatement au microscope, on la trouve remplie par les bâtonnets du ferment butyrique. Tous ces bâtonnets sont d’abord doués de mouvements, mais bientôt ceux qui occupent le bord de la lamelle cessent de se mouvoir, tandis que ceux qui sont au centre continuent encore quelque temps â s’agiter. C’est que l’oxygène de l’air a pénétré peu à peu dans la goutte de liquide, allant de la périphérie au centre, paralysant d’abord les bactéries qui sont sur les bords et finalement celles qui occupent le milieu de la préparation.

En prolongeant l’action de l’oxygène de l’air siiiTe ferment butyrique, 011 arrive à le tuer complètement (8, p. 293). Mais les spores de cet organisme n’en éprouvent aucun dommage ; ce sont ces spores, qui répandues dans Fatmosplière et transportées de tous côtés assurent la continuité de l’espèce.

Il y a dans cette influence de l’oxygène sur le développement du ferment butyrique un fait difficile à concilier avec la théorie respiratoire des fermentations dont il a été question antérieurement. D’après cette théorie, les organismes devraient leur pouvoir de ferment â un besoin d’oxygène tel, que lorsque l’oxygène libre fait défaut, ils l’enlèvent aux composés organiques en provoquant leur décomposition par rupture d’équilibre. On ne comprend guère quedans ces conditions l’oxygène puisse être un poison pour certains d’entre eux. Cependant il ne faut pas perdre de vue que, lorsqu’on parle des besoins d’oxygène d’un ferment, on entend des besoins extrêmement faibles comme quantité. En réalité, l’oxygène libre en excès est mortel â tous les microbes. Bert a démontré en effet que les micro-organismes sont tués par l’air comprimé (9). Pour le ferment butyrique, on pourrait donc supposer — et la théorie des fermentations â laquelle nous faisons allusion resterait ainsi acceptable — que Vexcès commence avec l’oxygène tel qu'il est dans l’air.

11 se peut que ce ferment se contente de très faibles traces d’oxygène au delà desquelles se manifeste l’action nuisible de ce gaz. Rien ne s’oppose à ce qu’on admette que le ferment butyrique, analogue en cela à la levûre de bière, exige à certains moments de son existence le contact d’une quantité appréciable d’oxygène capable de lui rendre une vitalité qui va s’alfaiblissant dans les générations successives. Peut-être que les spores qui, nous le savons, supportent impunément le contact de ce gaz en font une provision suffisante pour la continuation de l’activité du microbe. Ajoutons toutefois qu’il n’a pas été fait d’observations qui permettent d’appuyer d’arguments positifs ces dilférentes hypothèses.

La température optimale de l’action du Cl. butyricum est située entre 35 et 4Ü“. A 45“ il ne se développe plus (10). Il meurt si l’on porte à 100“ les liquides qui le renferment; mais ses spores résistent encore à celte température, moins longtemps cependant que les spores de certaines autres bactéries et en particulier du Bacillus subtilis qui se rencontre dans les mômes milieux.

Lomme tous les micro-organismes, le ferment butyrique a besoin pour vivre d’un aliment azoté. On a vu plus baut qu’il se développe facilement dans un milieu purement minéral; mais c’est tout ce que l’on sait sur ce sujet.

De même que le ferment lactique, le ferment butyrique préfère les milieux neutres, ou môme un peu alcalins. Si donc, on veut obtenir une fermentation butyrique régulière, il convient d’ajouter de la craie pour empêcher l'accumulation de l’acide butyrique dans le liquide, à moins qu’il ne s’agisse d’un sel dont la base reste en combinaison avec cet acide butyrique.

Substances fermentescibles et produits de la fermentation buttjrique. Dans la fermentation butyrique du lactate de chaux, — de l’acide lactique par conséquent, — il y a dégagement d’acide carbonique et d’hydrogène, ün a donné de la transformation, la formule suivante :

2 (G^lM^aOO^-f- 110 = -f GaO, CO' -h 3GO' -h 4 II

Liiclalo do cliaux. Uulyrate.

Il se produirait donc un seul équivalent de butyrate de chaux pour deux équivalents de lactate. Maishans aucun cas l’expérience n’est d’accord avec cette formule. La proportion de l’acide carbo-

nique et de l’hydrogène n’est jamais la proportion voulue. Elle semble même varier dans le courant delà fermentation. D’ailleurs, il se forme quelquefois de l’alcool butyrique et de l’acide acétique. On n’a pas encore expliqué cgs variations. Peut-être tiennentelles à ce que des microbes autres que le Cl. butyricum se développent dans des liquides à l’insu des expérimentateurs.

Le Cd. butyricum fait aussi fermenter les matières sucrées, la dextrine, l’inuline et dilférentes variétés de cellulose, et cela avec production d’acide butyrique.

La fermentation de la cellulose mérite de nous arrêter un instant; car elle présente une certaine importance industrielle, et un grand intérêt physiologique. Le ferment butyrique n’attaque pas indistinctement toutes les celluloses. « Il n’y a qu’un état, dit Van Tieghem, où toutes les cellules de toutes les plantes aient toutes leurs membranes, si épaissies qu’elles puissent être, également dissoutes par VAmylohacter, c’est l’état d’embryon ». Quand la plante s’est développée, on remarque entre ses tissus de profondes différences. Les uns se dissolvent rapidement dans un liquide renfermant des Amylobacter, d’autres plus lentement, d’autres enfin résistent à la macération ("11).

Les parties les plus résistantes sont le liège, les fibres ligneuses, les fibres du liber, le tissu médullaire âgé. Ces propriétés sont mises à profit dans différentes industries, comme le rouissage du lin, du chanvre et d’autres plantes textiles employées aux usages domestiques.

La plupart des grains d’amidon ne sont pas attaqués où le sont difficilement, tandis que la membrane des cellules qui les renferment est dissoute. Quand on abandonne des tranches de pommes de terre dans l’eau, le parenchyme se désagrège, la cellulose disparaît, et l’on peut au bout de quelque temps retrouver au fond du vase les grains de fécule isolés et inaltérés. Le ferment butyrique, qui s’est développé, a détruit la membrane et respecté la fécule.

Pour extraire l’amidon du blé on mélangeait autrefois la farine avec de Verni swre (eau provenant des opérations précédentes), ün déterminait ainsi une fermentation dont l’un des agents était le ferment butyrique, et au bout de quelques jours, il ne restait dans les liquides que l’amidon. Le gluten et les membranes étaient détruits. Aujourd’hui on a encore recours à cette fermentation

mais seulement après avoir séparé le gluten en malaxant la farine sous un ület (Feau.

Enfin le ferment butyrique joue un rôle important dans la nutrition des ruminants à laquelle il concourt puissamment en transformant, dans l’estomac do ces animaux, la cellulose du fourrage en des composés solubles et assimilables.

A utres ferments butijriques. Le Cl. butyricum dont nous venons de faire l’iiistoire n’est pas le seul organisme qui puisse produire de l’acide butyrique au moyen de divers matériaux. On en a signalé un grand nombre d’autres. Parmi eux, nous citerons d’après Flugge (13) comme le plus intéressant, le bacille de Hueppe. Cet organisme que Hueppe a pu. isoler dans du lait incomplètement stérilisé posséderait les caractères d’un aérobie. 11 croît dans la gélatine qu’il liquéfie, sans qu’il soit nécessaire de prendre des précautions particulières à l’égard de l’oxygène. Il produit de l’acide butyrique avec les lactates. Enfin, il sécrète de la présure et de la trypsine. Il est possible qu’il joue un certain rôle dans la maturation des fromages.