I. DES FERMENTS FIGURÉS EN GÉNÉRAL

Les ferments figurés sont des organismes ce h lulaires qui, se développant et vivant aux dépens de la substance fermentescible, la modifient chimiquement et la transforment en molécules plus simples, dans la plupart des cas. Cet acte est la fermentation.

La fermentation est donc une conséquence de la vie ; elle constitue un cas particulier dans les phénomènes biologiques. Le caractère exceptionnel qu’elle présente réside, comme nous le verrons, dans le mode de vie du ferment, essentiellement différent de celui des autres végétaux.

Il est bien démontré aujourd'hui que les liquides fermentescibles les plus complexes, les matières les plus altérables se conservent intacts, pourvu qu’ils ne renferment point de germes, ou qu’ils en soient au préalable débarrassés. Il en est ainsi, non seulement pour les liquides stérilisés artificiellement par la chaleur ou la filtration sur des filtres suffisamment parfaits, mais aussi pour les liquides extraits de leurs réservoirs naturels avec toutes les précautions voulues pour empêcher l’accès des germes venant de l’extérieur. Ainsi, le jus de raisin retiré de l’intérieur des grains intacts, le sang pris dans l’artère, l’urine prélevée dans la vessie ne s’altèrent pas à l’abri de l’air ou au contact de ce fluide débarrassé de toute poussière en suspension (Pasteur); et cependant, personne n’ignore combien les liquides organiques n’ayant pas subi l’action de la chaleur entrent rapidement en fermentatiun.

L’hypothèse d'après laqueile le ferment alcoolique, par exemple, naîtrait aux dépens du protoplasme du grain de raisin, d’une substance hémi-organisée, comme on l’a dit, ne repose donc sur aucun fait dûment constaté.

Il existe donc, un lien de cause à effet entre le ferment et la fermentation. S’il .était besoin de rendre plus complète la démonstration de ce fait, nous ajouterions que, non seulement la substance organique ne se dédouble pas lorsque le ferment est écarté, mais encore que la fermentation, une fois en train, s’arrête si le développement de l’organisme ferment est entravé par une cause quelconque (à moins qu'il ne s’agisse de la fermentation produite par une diastase secrétée par le microbe). Que ce soit une substance antiseptique, phénol, acide salicylique, chloral, chloroforme, acide cyanhydrique, etc., ou l’oxygène à une

FERMENTATIONS

tension suffisante (P. Bert), le résultat est le même: le ferment est tué ou, si la cause toxique intervient lentement, transformé en spores doués de la vie latente do la graine.

Les ferments, dont le nombre est si considérablement unicellulaires, c’est-à-dire que chaque cellule constitue un individu viable et pouvant se reproduire. Des organismes plus compliqués, voire même les plantes les plus élevées dans la série des végétaux, peuvent, dans des cas déterminés, produire les mêmes dédoublements que les ferments véritables, tels que la levûre de bière. Celle-ci, dans les conditions habituelles de sa vie, dédouble la glucose en gaz carbonique et alcool.

Des végétaux plus parfaits, les moisissures [pénicillium, aspergillus, mucor) se développant à la surface des moûts sucrés, s’assimilent une partie des matières organiques qui leur sont offertes, pour former de nouveaux tissus, et, avec le concours de l’oxygène, brûlent le reste du sucre en gaz carbonique et eau. S’il se produit tout d’abord de l’alcool, celui-ci est aussitôt oxydé. Ces moisissures agissent donc comme les champignons supérieurs, et ne sont pas, dans les conditions normales de leur vie, de véritables ferments.

Mais, vient-on à les submerger, de manière à les soustraire au contact de l’oxygène libre, leur développement ne s’arrête pas brusquement; il s’opère dans la forme de la végétation mycélienne des changements considérables, quise traduisent par l’apparition d’un nouveau phénomène chimique : la moisissure consomme encore du sucre, plus même que tout à l’heure, mais, faute d’oxygène libre, elle ne le brûle plus d’une manière complète et le scinde en gaz carbonique et alcool.

Avec les pénicillium et les aspergillus, la proportion d’alcool formée n’est jamais considérable, par la raison que la vie dans ces nouvelles conditions est trop peu active (Pasteur).

Le Mucor racemosus et le Mucor mucedo se prêtent plus lacilement à ce genre d’expérience, ces végétaux résistant mieux à la privation d’oxygène. Cultivés dans un moût sucré bouilli et enfermé dans un ballon Pasteur, en présence d’une quantité insuffisante d’air, ils changent complètement leur genre de végétation.

Les tubes mycéliens grêles, sans cloisons transversales, de la plante normale, se partagent rapidement par des cloisons en cellules distinctes qui se gonflent en prenant la forme de tonneaux et se ramifient par bourgeonnement à la manière de la levûre (voir la fig. 1 delà planche). Ces bourgeons,.de forme arrondie, se détachent des cellules mères et continuent à se propager par bourgeonnement comme celles-ci. A un examen superficiel, cette levûre de mucor pourrait être confondue avec la levûre ordinaire, quoiqu’elle soit de dimensions beaucoup plus grandes que les globules du Saccharomyces cerevisiæ.

Bail, auquel on doit la première observation de ces formes polymorphes du mucor, les avait d’abord séparées de la levûre ordinaire, tout en admettant leur dérivation commune d’autres champignons. Mais dans ses publications postérieures le même auteur a abandonné cette distinction et soutenu la transformation du mucor en véritable levûre [Bail, Flora, 1857, p. 439; — ■ Nova acta, t. XX VIII, p. 93, 1 80 1 ; — Mittheil. über Vorkom. und. Entwickl. einig. Pilzform., Dantzig, 1807, p. 7-1 . Mais MM. Rees, Fitz et Pasteur se sont élevés contre cette manière de voir et ont montré qu’une telle transmutation n’a pas lieu. La levûre de mucor placée à l’air dans les conditions de sa vie habituelle reprend les formes connues du mucor; et vainement on essayerait de produire ce changemcntavec un saccharomyces

FERMENTATIONS

[M. Rees, Bolan. Untersuch. überdie A Ikoholgünrungspilze, Leipzig, 1870; — A. Fitz, Deutsch. chem. Gesellsch. , 1873, p. 48; — L. Pasteur, Eludes sur la bière. 1870, p. 80 à 140J.

A la fin d’une telle fermentation sous l’action du Mycoderma racemosus, le liquide contenait pour 120 centimètres cubes, lsr,l d’alcool et il ne s’était formé que 0sr,25 de moisissure à l’état desséché [L. Pasteur, p. 134.]

Le Mycoderma Vini, cette levûre qui est à la surface des liquides fermentés et agit si énergiquement comme oxydant, devient aussi ferment alcoolique lorsqu’on le prive d’oxygène par la submersion (Pasteur).

Voici d’autres faits du même ordre. On sait, depuis le travail de Bérard en 1821, que des fruits, séparés de l’arbre, absorbent de l’oxygène pendant la maturation et dégagent un volume sensiblement égal de gaz carbonique. Si l’atmosphère d’air est limitée, l’oxygène est vite consommé, mais l’émission de gaz carbonique ne s’arrête pas à ce moment, elle continue longtemps encore ; en même temps du sucre disparaît comme par « une espèce de fermentation ».

MM. Lechartier et Bellamy, ayant repris en 1869 les expériences de Bérard, les ont confirmées, et en plaçant, dès l’abord, les fruits dans une atmosphère exempte d’oxygène, ils ont hâté le phénomène. Ils ajoutent ce fait important que le sucre disparu s’est transformé en alcool, sans que le microscope parvienne à déceler la présence d’une trace de levûre. En outre, le parenchyme du fruit a subi une altération profonde; une poire, par exemple, s’était transformée en 272 jours en une masse pulpeuse contenue dans un sac formé par l’épicarpe.

Il est presque superflu d’ajouter que les fruits employés ne présentaient aucune avarie extérieure. Toutes sortes de fruits, poires, pommes, citrons, cerises, prunes, châtaignes, graines de froment et de lin, le tubercule de la pomme de terre, etc., ont ainsi fourni de l’alcool à l’abri de l’air [G. Lechartier et F. Bellamy, Compt. rend., t. LXIX, p. 356 et 466; t. LXXV, p. 1203; t. LXXIX, p. 949 et 1006].

Ces résultats intéressants ont reçu le contrôle de la puissante expérimentation de M. Pasteur, qui a surtout insisté sur l’énergie des réactions chimiques qui se passent dans les fruits plongés dans le gaz carbonique.

Il les explique par la continuation de la vie cellulaire des fruits après leur séparation de l’arbre, ce qui nous est amplement démontré par le fait de la maturation dans les fruitiers. Si l’air a libre accès, la cellule absorbe de l’oxygène et rejette du gaz carbonique par combustion totale d’une partie de ses matériaux; la chaleur dégagée fournit l'énergie nécessaire pour l’entretien de la vie. A l’abri de l’oxygène, la cellule trouve cette énergie dans la chaleur mise en liberté par le dédoublement de la glucose en gaz carbonique et alcool, réaction qui est exothermique. Les choses se passent ici exactement comme dans les moisissures submergées.

Enfin M. Müntz a montré que des plantes entières (branches de vigne, betterave, mais, choux, chicorée, pourpier, ortie, etc.) placées hors d’atteinte de l’oxygène, dans l’azoto pur, se chargent également d’alcool [A. Müntz, Ann. Chim. Phys., (5), t. XIII, p. 543].

THÉORIE DE LA FERMENTATION. — Le pouvoir de scinder la glucose en gaz carbonique et alcool n’appartient donc pas exclusivement à la levûre de bière, mais doit être considéré comme propre à toute cellule végétale privée d’oxygène libre La levûre, du reste, possède son pouvoir de ferment le plus puissant lorsqu’elle est privée d air; si celui-ci a libre accès, la fermentation est tu-

Dictionnaire de Chir

Suoplément

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LEVÛRES ET 'BACTÉRIES

mult ucuso, le bourgeonnement et la multiplication des cellules sont très actifs ; mais il y a proporlionnellement peu d’alcool de formé. L’action de la levûre se rapproche alors de celle des moisissures.

Dans les conditions ordinaires de son fonctionnement, la levure est, au contraire, recouverte de liquide et d’une lourde atmosphère de gaz carbonique; l’air ne pénètre point ou très peu dans le milieu ; il se produit moins de levûre de nouvelle formation, mais une forte proportion d’alcool.

«Par des expériences précises, faites avec de la levûre de bière, dit M. Pasteur, j’ai montré que, si la vie de ce ferment avait lieu partiellement par l’influence du gaz oxygène libre, cette petite plante cellulaire perdait, en proportion de l’intensité de cette influence, une partie de son caractère ferment, c’est-à-dire que le poids de levûre qui prend naissance dans ces conditions pendant la décomposition du sucre, s’élève progressivement et se rapproche du poids du sucre décomposé au fur et à mesure que la vie se manifeste en présence de quantités croissantes de gaz oxygène libre » [ Compt . rend., t. LXXV, p. 784],

Tous ces faits ont donné une base solide à la théorie de la fermentation que M. Pasteur a esquissée en ces termes dans une communication faite le 12 avril 1861 devant la Société Chimique de Paris [Bull. Soc. cliim., 1861, p. 61] : « 11 parait donc y avoir corrélation entre le caractère ferment et le fait de la vie sans gaz oxygène libre. Cela posé, faut-il admettre que la levûre de bière, si avide d’oxygène qu’elle se multiplie avec une énergie tout à fuit inconnue jusqu’ici lorsqu’on lui fournit du gaz ox3'gène libre, n’en utilise plus aucune trace pour son développement dès qu’on lui refuse ce gaz sous forme libre, sans le lui refuser sous forme de combinaison? N’estil pas vraisemblable que le mode de vie de la plante est le môme dans les deux cas, sauf que dans le second elle respire avec l’oxj'gène emprunté à la matière fermentescible? Ce serait par conséquent dans cet acte physiologique qu’il faudrait placer l’origine du caractère ferment. »

Depuis, M. Pasteur a repris et développé cette idée, avec la force que lui donnaient les nouvelles expériences, et il l’a étendue à toutes les fermentations. 11 divise les organismes unicellulaires en aérobies et anaérobies, ces derniers étant pour lui les ferments proprement dits.

Certains d’entre eux n’ont qu’une manière de vivre. Le Mycoderma aceti, par exemple, n’agit qu’au contact de l’oxygène libre; le ferment butyrique, une bactérie, craint au contraire ce gaz et est tué lorsque celui-ci se trouve en proportion suffisante.

D’autres ferments s’accommodent à la fois d’une existence dans une atmosphère oxygénée et à l’abri de l’air, mais tantôt l’un, tantôt l’autre mode est préféré; il en est ainsi des exemples cités plus haut (moisissures, mycodermavini, etc). D’autres fois encore, le ferment joue avec une égale facilité le rôle d’un être aérobie ou anaérobie : tel est l’exemple de la levûre; la fonction physiologique, comme nous l’avons vu, est bien différente dans les deux cas.

Mais poursuivons. Au contact de l’air, la combustion de la glucose est totale, la chaleur dégagée maximum, et le végétal par conséquent possède à sa disposition le maximum d’énergie. Sans air, la destruction de la glucose s’arrête à l’alcool, et la chaleur dégagée n’est environ que le tiers de ce qu’elle était précédemment. L’énergie disponible est moindre et le végétal, à poids égal, doit donc consommer une proportion plus forte de glucose: ce qui nous explique la grandeur du

rapport d’effet à cause dans l’acte de la fermentation, qui de tout temps a frappé les observateurs.

11 paraît hors de doute que la fermentation alcoolique peut s’accomplir à l’abri complet de l’air, pourvu que l’on ait ensemencé des cellules de levûre jeune, très aptes à se développer. On trouvera dans le livre de M. Pasteur sur la bière (chapitre VI) des expériences instituées avec les précautions les plus minutieuses. Du reste, à priori, il n’était guère admissible qu’un flacon renfermant du moût en fermentation contint encore des traces d’oxygène après que des torrents de gaz carbonique se sont déversés par le tube de dégagement plongé dans le mercure; et pourtant, dans ces conditions, la fermentation s’achève rapidement.

Les discussions byzan fines que Ton a soulevées sur la question de savoir si les anaérobies peuvent vivre sans la moindre trace d'oxygène libre n’ont pas avancé la science; et même cette question résolue négativement, comme M. Gunning a cru devoir le faire, n’ôterait rien à la fonction des ferments en tant qu’anaérobies.

Remarquons, en effet, que s’il est impossible d’affirmer l’exclusion absolue de toute trace d’oxygène libre dans une expérience, on peut néanmoins certifier que la proportion en est inférieure à telle ou telle limite. Ainsi, dans telle expérience de M. Pasteur, 150 grammes de glucose se sont dédoublés avec production d’une quantité de levûre supérieure à 1 gramme, et certainement au début il y avait moins d’un milligramme d’oxygène libre dans les appareils; on ne peut évidemment pas attribuer à la présence de cette trace de gaz la végétation assez intense de la petite plante et le phénomène chimique notable qu’elle a provoqué.

Ces faits n’impliquent nullement que l’oxygène soit nuisible dans tous les cas. M. Pasteur en a donné lui-même mainte preuve. De petites quantités de ce gaz agissent favorablement sur la plupart des fermentations.

L’oxygène est inutile une fois que les ferments jeunes sont en plein développement et vivent dans un milieu éminemment favorable. Il n’en est pas de même lorsqu’il s’agit de cultiver un ferment vieux, môme dans le meilleur milieu, ou de faire germer des spores; un supplément d’oxygène doit être fourni à la plante sous la forme la plus assimilable, sous forme gazeuze. Le ferment vieux est dans les conditions d’un anémique qui ne trouve plus dans sa nourriture ordinaire une quantité suffisante de fer.

On a aussi objecté que la putréfaction des matières animales placées dans des vases vides d’air s’arrête bientôt; mais, dans ce cas, on peut invoquer ce fait que les produits engendrés par la fermentation et accumulés dans l’espace limité de l’appareil clos exercent une action toxique sur les microbes de la putréfaction. En lisant la relation des expériences contradictoires de M. Gunninget de M. Nencki, on arrive à cette conclusion qu’à ce point de vue la putréfaction exige de nouvelles études [voir Bull. Soc. chim., t. XXXIV, p. 186, et Compt. rend., t. LXXXVI1, p. 31, et la réponse de M. Pasteur, ibid., p. 33].

Quoi qu’il en soit, concluons en disant : une petite quantité d’oxygène peut être très utile dans une fermentation, mais il n’est point prouvé qu’elle soit indispensable. Du reste, nous le répétons, cette question ne porterait pas atteinte à la théorie physiologique des fermentations.

Quel est le mode d’action intime des ferments? On peut faire, à ce sujet, plusieurs hypothèses, dont la plus simple consiste à envisager la fermentation cnmmo liée à la nutrition du ferment, sinon à l’identifier avec celle-ci. Les ferments

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assimileraient la substance fermentescible, comme l’animal assimile les aliments, et rejetteraient les produits de fcrmenlation, véritables produits de dénutrition.

On peut aussi admettre, avec M. Berthelot, que le ferment engendre, par sa vie, un produit soluble, une diastase, qui agirait ensuile chimiquement sur la substance fermentescible. Pour la fermentation de l’urée, on a montré que les choses se passent ainsi ; le micrococcus ureæ sécrète un tel ferment soluble qui hydrate ensuite l’urée. On a constaté des faits du même ordre dans toutes les fermentations dans lesquelles interviennent des réactions d’hydratatjon. La levûrede bière donne ainsi un ferment inversif; les microbes de la putréfaction fournissent des ferments peptogènes, etc. Mais, dans ces cas, l’action des diastases ne constitue qu’une étape du phénomène, celles-ci remplissant pour ainsi dire une fonction préparatoire destinée à rendre la matière fermentescible assimilable par l’organisme du ferment.

hétéromorphie des ferments. — Chaque microbe a son milieu préféré dans lequel il se développe aisément; etilafi'cctealors une forme déterminée et constante. Si le liquide de culture change, le microbe peut plus ou moins s’habituer à cette nouvelle vie, et souvent alors il montre un aspect très diffèrent de la forme primitive; mais si on le porte de nouveau dans le milieu ordinaire, il reprend ses caractères originaires. On trouvera plus loin pour le baeillus du lait bleu un exemple très remarquable de ces mutations dans les formes. Il est très probable que l’équation chimique de la nutrition change aussi avec le milieu ou, en d’autres termes, qu’un même microbe peut effectuer des dédoublements chimiques multiples. Mais jusqu'ici les observations ne permettent pas d’aller plus loin; jamais on n’a observé, avec certitude, la transformation d’une espèce en une autre, même la plus voisine. Buchner de Munich croit avoir changé récemment par la culture un des baeillus du foin en bactéridie du charbon ; ce fait, qui serait capital dans la question qui nous occupe, demanderait à être vérifié avec beaucoup de soin.

Les microbes peuvent donc être polymorphes , mais, dans l’état actuel de la science, nous devons les considérer comme hétèr amorphes.

On a dit que les microbes à cils vibratiles n’étaient que les zoospores d’algues d’espèces supérieures ; cette opinion manque de conlirmation expérimentale. De même, il est possible que la levûre de bière ne soit qu’un état particulier des cellules de quelque moisissure, comme des botanistes distingués l’ont soutenu; sa curieuse apparition dans l’air et sur les grains de raisin au moment de la fructification donne une certaine probabilité à cette idée. Mais la science ne doit pas s’aventurer au delà du domaine des faits précis. Ces quelques indications doivent suflire pour montrer combien nous sommes encore ignorants à ce sujet, qui du reste n’est plus du ressort de la chimie.

CLASSIFICATION DES MICROBES. — En excluant les moisissures, qui sont des êtres aérobies par excellence et n’agissent qu’exceptionnellement comme ferments, on peut diviser les ferments en •