II. — Fermentation sulfhydrique

De la formation des eaux sidfureuses.

On a fait depuis longtemps la remarque que les eaux sulfureuses sont habitées par des végétaux filamenteux qui s’y développent abondamment et auxquels on a donné, en raison de cette circonstance, le nom vague de sulfuraires ou celui de sulfo-bactéries. Ou les rencontre encore dans les marais, sur le rivage de la mer, dans les anfractuosités où pourrissent les algues marines, et, en général, partout dans les eaux, où des amas de plantes se putréfient.

Leur présence, si constante dans les eaux sulfureuses a fait penser qu’il devait y avoir une relation entre le développement de ces organismes et la production de l’hydrogène sulfuré.

On a émis à ce sujet deux hypothèses. Pour les uns, les sulfuraires seraient la cause de la production de l’hydrogène sulfuré, qui proviendrait de la réduction des sulfates en dissolution dans l’eau par ces végétaux. Pour d’autres, les sulfuraires seraient la conséquence de la présence de l’hydrogène sulfuré : ce gaz devant

par oxydation fournir du soufre, corps nécessaire à leur développement.

Ces deux hypothèses sont, comme on le voit, tout à fait opposées puisque dans la première les sulfuraires exerceraient une action réductrice et dans la seconde une action oxydante. Malgré des recherches importantes effectuées dans ces derniers temps, il ne paraît pas que la question soit encore résolue. Nous nous bornerons donc, dans ce qui va suivre, à exposer successivement les faits invoqués à l’appui de chacune de ces hypothèses, après avoir dit quelques mots des caractères communs aux sulfuraires.

Les principaux de ces organismes appartiennent au genre Beggiatoa, lequel peut être rangé parmi les bactéries qui ne produisent pas de spores à l’intérieur de leurs cellules. Ce sont des portions isolées de l’ensemble des cellules végétatives qui, directement, sans formation endogène préalable, acquièrent les propriétés des spores, se séparent et donnent naissance à une nouvelle génération de cellules végétatives.

Le Beggiatoa alba Vauch. est l’espèce qui se rencontre le plus fréquemment (fig. 2ü). Il est représenté par des filaments incolores, qui sont fixés ordinairement sans intermédiaire, à des corps solides, mais qui peuvent s’en détacher facilement et devenir libres. Leur largeur varie entre 1 r-. et 5». Ils sont composés d’articles plus ou moins cylindriques ou aplatis et discoïdes. Ces filaments sont mobiles et exécutent des mouvements souvent très étendus, analogues à ceux des oscillaires vertes. On trouve encore parmi les sulfuraires d’autres organismesappartenantles uns au même genre, les autres au genre Ulothrix qu’on range habituellement parmi les Confervacées (Algues).

Lorsqu’on examine tous ces organismes au microscope, on remarque dans la masse protoplasmique de petites granulations foncées, fortement réfringentes. Chaque cellule en renferme une ou plusieurs suivant sa grosseur. En 187Ü, Cramer (1) reconnut que ces granulations sont des granulations de soufre. Elles se

dissolvent dans l’éther, et le sulfure de carbone. Ce fait fut confirmé en 1875 par Colin (2). Les granulations remplissent fréquemment à un tel point les Beggiatoa qu’elles empêchent de distinguer les cloisons qui séparent les cellules composant le filament. Pour mettre ces cloisons en évidence, on laisse les filaments se dessécher sur le porte-objet du microscope et on ajoute sur la préparation quelques gouttes de sulfure de carbone qui dissout les granulations de soufre.

En étudiant les conditions de développements des Beggiatoa, Colin fut amené à supposer que ces granulations de soufre et Phydrogène sulfuré qu’on rencontre dans certaines eaux proviennent de la réduction des sulfates en dissolution dans ces eaux. Il se fondait principalement sur ce qu’en ensemençant des Beggiatoa dans une bouteille d’eau thermale, il se formait au bout de quelque temps de l’hydrogène sulfuré.

Une opinion analogue fut émise et soutenue en 1877 par Plaiichiid (3). Ce dernier observateur a fait sur ce sujet quelques expériences qui méritent d’être rapportées. Il prît lü ballons de môme capacité ("250 gr.). Dans quatre de ces ballons il mit du lignite et divers détritus végétaux. Dans les 12 autres, il introduisit une quantité à peu près égale de sulfuraires bien lavées à l’eau distillée. Il remplit alors tous ces ballons avec la même solution de sulfate de chaux.

Quatre des ballons à sulfuraires furent portés à l’ébullition et, après refroidissement, fermés au chalumeau. Après une semaine, l’eau des buits ballons à sulfuraires non bouillies était fortement chargée d’b 3 ^drogène sulfuré, tandis que tous les autres ballons, même après un mois d’attente, ne renfermaient pas trace de ce gaz. Plus récemment (1882) Plaucbud a constaté que le chloroforme anesthésiait momentanément les sulfuraires, et que cellesci reprenaient leur activité après élimination du chloroforme. Aussi a-t-il cru pouvoir conclure de ces différents faits, que les eaux minérales sulfureuses doivent leur formation à la réduction de divers sulfates, réduction effectuée par les sulfuraires qui agissent àia manière des ferments.

Etard et Olivier (4) se sont surtout préoccupés dans leurs recherches de l’origine des granulations de soufre. Ayant fait vivre des Beggiatoa de diverses provenances dans les liquides privés de sulfates, ils ont constaté la disparition de ces granulations ; ils en

ont an contraire, observé la formation à l’intérieur des filaments cultivés dans des liqueurs riches en sulfate de chaux. Il se formait en même temps de l’hydrogène sulfuré. Le soufre paraît donc provenir de la réduction du sulfate de chaux. Les mômes observateurs ont remarqué en outre que les Beggiatoa sont des êtres aérobies. Semés dans un liquide, ils se développent d’abord indilféremment dans toutes les parties, mais ils en abandonnent les régions profondes et se localisent à la surface quand l’oxygène commence à leur manquer.

Il n’était pas possible de tirer de ces recherches de conclusion précise relativement à la question de savoir ce que devient le soufre lorsqu’il disparaît des cellules. C’est un point qu’Olivier a cherché à élucider dans ces derniers temps (5). Résumons brièvement les faits qu’il a publiés sur ce sujet.

Si l’on introduit des sulfuraires dans une bouteille renfermant de l’eau sulfureuse, si après un mois d’attente on évapore le liquide à une douce chaleur, on obtient un résida qui renferme du sulfocyanate d’ammoniaque, comme le prouvent l’action du perchlorure de fer et celle du réactif de Nessler. On arrive au môme résultat lorsqu’on maintient les sulfuraires dans l’eau distillée.

Si dans cette dernière expérience on analyse les produits gazeux formés, on reconnaît qu’ils sont composés uniquement d'acide carbonique et d’hydrogène sulfuré. On constate en outre que les granulations de soufre ont disparu. .

Si, enfin, on immerge des sulfuraires préalablement lavées dans de l’eau tenant en solution du chlorure de baryum et renfermée dans un ballon dont l’air a été remplacé par de l’hydrogène, il se dégage de l’hydrogène sulfuré et de l’acide carbonique ; mais il ne se produit pas de précipité dans le liquide, ce qui indique qu’à aucun moment il n’y a eu formation d’acide sulfurique, sans quoi celui-ci eut été précipité par le chlorure de baryum. Quand l’expérience a lieu en présence de l’air, il se fait au contraire de l’acide sulfurique qui provient de l’oxydation de SH.

En résumé, les sulfuraires consommeraient leur soufre en donnant naissance à de l’hydrogène sulfuré et à du sulfocyanate d’ammoniaque qui, d’après Olivier, serait pour ces végétaux un produit de désassimilation comparable à l’urée.

Si on admet ces faits avec toutes leurs conséquences, on est ainsi amené à conclure que dans la formation de l’hydrogène sulfuré

en présence des sulfates, le processus est le suivant : 1“ réduction complète de l’acide sulfurique et dépôt de soufre; 2“ transformation partielle de ce soufre en hydrogène sulfuré.

11 y a cependant dans cette longue série d’expériences quelques points qui prêtent à la critique. Le principal est que les Beggiatoa n’ont pas été cultivés à l’état de pureté, en sorte que l’ensemble du phénomène pourrait être le résultat des actions dilférentes et combinées de plusieurs organismes.

Pour ne parler que de la réduction des sulfates, celle-ci peut quelquefois se produire d’une façon indirecte, lloppe Seylera constaté en effet (6) que lorsque la cellulose fermente dans une eau chargée de gypse, il se fait de l’hydrogène sulfuré, tandis que dans une eau exempte de sulfate de chaux il se dégage du gaz des marais et de l’acide carbonique. C’est que dans le premier cas le gaz des marais, à l’état naissant, réduit le sulfate.

IP -t- 2 (CaO, SO^') = 2 (CaO, CO^) -P 2 HS -h 2 HO

Ne pourrait-on pas supposer que l’hydrogène sulfuré, qui se forme lorsqu’on immerge des Beggiatoa mélangés à diverses matières organiques dans de l'eau séléniteuse, provient par réaction secondaire de la putréfaction de ces matières organiques? C’est ce que prétend Winogradsky dont les observations diffèrent notablement do celles que nous venons de rapporter (7).

D’après ce botaniste, lorsqu’on introduit des Beggiatoa impurs dans de l’eau chargée de gypse et contenue dans un vase ouvert, l’hydrogène sulfuré ne se dégage ({u’au bout de quatre ou cinq jours. A ce moment le liquide est habité par des organismes divers, mais les Beggiatoa ne se multiplient que lorsque la formation do l’hydrogène sulfuré est dans son plein. Si le vase est fermé les Beggiatoa meurent dans les deux premières semaines, alors pourtant que le dégagement d’hydrogène sulfuré se poursuit pendant plusieurs mois. Les Beggiatoa ne prennent donc aucune part à la réduction des sulfates qui est indirectement l’œuvre des organismes de la putréfaction.

Si l’on place les fdaments de Beggiatoa dans de l’eau de source exposée à l’air, ils perdent leurs granulations de soufre. Ces lilamenls peuvent alors servir à étudier l’origine du soufre. Il suflit pour cela d’en cultiver quelques-uns dans l’eau sulfureuse et dans l’eau séléniteuse. Or le soufre ne se dépose dans les cellules que lorsque la culture se fait dans l'eau chargée d’acide sulfhydrique.

Enfin, contrairement aux assertions d’Olivier, ce soufre serait oxydé et transformé en acide sulfurique qui, en présence du carbonate de chaux des eaux naturelles donne immédiatement du sulfate de chaux et de l’acide carbonique.

En résumé, pour Winogradski, l" les sulfo-hactéries oxydent l’hydrogène sulfuré et en séparent du soufre mou qui se dépose en granules dans l’intérieur de leurs cellules ; 2° elles oxydent ce soufre et en font de l’acide sulfurique qui est immédiatement neutralisé par les carbonates et donne des sulfates ; 3® la production d’hydrogène sulfuré en présence du gypse, attribuée par d’autres observateurs à l’action des Beggiatoa, est un phénomène auquel ces bactéries ne prennent aucune part : elle est le résultat de la putréfaction de la matière organique qui accompagne la semence, putréfaction effectuée par d’autres germes et qui aboutit à une réduction de sulfate de chaux.

Il y a deux faits d’observation qui s’accordent avec la manière de voir de Winogradski. Le premier est que les Beggiatoa se tiennent toujours à la surface des liquides ; elles se trouvent la en rapport avec l’oxygène qui leur est nécessaire pour effectuer l’oxyda tion du soufre. Le second est que ces organismes n’habitent pas seulement les eaux sulfureuses, mais aussi les eaux séléniteuses dans lesquelles ont lieu des décompositions de matières organiques qui mènent, comme nous l’avons dit, à une formation secondaire d’hydrogène sulfuré.

Il y a, comme on le voit, des réserves à faire sur la place que doit occuper la fermentation sulfhydrique dans la classification des fermentations ; mais de quelque côté" que soit la vérité, il n’en reste pas moins acquis que les bactéries jouent un rôle considérable dans la formation des eaux sulfureuses.