FERMENTATION DU LACTATE DE CHAUX

Le lactate de chaux, dont nous venons d’étudier les conditions de production aux dépens du sucre, contient à peu près autant &' énergie que le sucre lui-même, dans le sens que nous avons donné à cette expression, et peut, comme le sucre, subir un assez grand nombre de fermentations différentes. La mieux connue est celle qui le transforme en butyrate de chaux et qui est opérée sous l’action du ferment butyrique de M. Pasteur. C’est par elle que nous commencerons. Nous placerons à la suite d’autres modes de destruction encore mal étudiés.

Fermeut Itntyrique ilti lactate «le cliaux. — Nous avons déjà pris ce ferment pour type des êtres anaérobies. Le moment est venu de bien mettre en relief ce caractère, en faisant son histoire physiologique.

Prenons pour cela un ballon à deux cols, tel que celui de la fig. 82, et introduisons-y un liquide formé de 8 à 10 litres d’eau pure, tenant en solution le mélange suivant ;

Lactate de chaux pur . 22S*'

Phosphate d’ammoniaque . 0 ,7S

— de potasse . O ,4

Sulfate de magnésie . O ,4

— d’ammoniaque . O ,2

Le ballon plein, introduisons-en le col dans une capsule de porcelaine remplie du même liquide et faisons bouillir simultanément le liquide du ballon et celui de la capsule. Au bout d’une demi-heure d’ébullition, quand l’air du ballon est sûrement chassé, laissons refroidir celui-ci, et maintenons le bec de gaz sous la capsule, de façon que le ballon ne se remplisse, par refroidissement, que de liquide privé d’air. Puis, quand le ballon est plein, transportons-le dans une étuve chauffée de 25 à 30°, en plongeant dans un vase rempli de mercure l’extrémité de son tube abducteur.

Remplissons alors d’acide carbonique le petit entonnoir du verre qui surmonte le robinet de la tubulure droite, et faisons-y aussitôt passer, avec les précautions requises pour éviter l’accès de l’air, quelques centimètres cubes d’un

liquide identique au précédent, mais en fermentation butyrique active. Alors, en ouvrant un peu la clef du robinet, nous donnerons accès à l’intérieur du ballon à une petite portion du liquide fermentant qui n’y apporte pas d’oxygène dissous, puisqu’il n’en renferme pas lui-même.

La fermentation commence bientôt : des bulles, d’abord petites, puis de plus en plus grosses et nombreuses, se dégagent et se montrent formées d’un mélange en proportions variables d’hydrogène et d’acide carbonique; le liquide se trouble, le lactate de chaux y disparaît peu à peu, remplacé par du butyrate de chaux.

Si à un moment quelconque, lorsque la fermentation est en pleine activité, on y puise une goutte de liquide qu’on examine immédiatement au microscope, on la trouve remplie d’une foule de vibrions très agiles, assez même pour qu’on ait peine à suivre de l’œil tous leurs mouvements. Ils se reproduisent par scissiparité, par cloisonnement et segmentation transversale. « J’en vois deux, dit une note expressive du cahier d’observations de M. Pasteur, qui forment chaîne et paraissent faire effort pour se détacher. Évidemment un fil muqueux, gélatinlforme, invisible, les réunit, car voilà qu’à la suite de leurs efforts ils ne se touchent plus. Cependant ils ne sont pas disjoints, l’un est entraîné dans tous les mouvements de l'autre. Les voilà séparés, et ils s’éloignent, chacun de son côté, bien plus agiles et rapides qu’auparavant. >>

Les chaînes qu’ils forment sont quelquefois très longues, et formées d’une

DUCLAUX. — CHIMIE BIOLOGIQUE

série d’articles flexueux et mobiles sur leurs articulations. Leurs mouvements alors sont balancés, lents et doux. Quelquefois les chaînes sont homogènes et ont l’aspect d’un très long filament.

Mais le plus souvent, on a sous les yeux les formes disjointes et même plus ou moins irrégulières de la fig. 82, qui serait tout a fait exacte si l’on avait pu y rendre l’aspect dodu, plein, des articles cylindriques, leur caractère à la fois flexueux et rigide, comme le serait celui de petits boudins trop remplis qu’on essaierait de recourber.

Fig. 82. — Vihicm butyrique.

Nous savons déjà que les mouvements agiles de ces vibrions disparaissent bientôt aux bords de la lamelle, dans l’observation microscopique, et qu’ils ne persistent un peu plus longtemps au centre que par suite de l’absence de l’air. Il faut, pour les voir dans toute leur vivacité, les examiner avec un dispositif tel qu’en aucun moment de la manipulation, les vibrions n’aient le contact de l’oxygène. On y arrive facilement par le procédé suivant.

Le ballon A, fig. 83, ne diffère de celui dont nous nous sommes servis tout à 1 heure, que par un tube plongeur t qui met la voie du robinet et l’extrémité de la tubulure droite en communication avec les couches placées au fond du vase.

ENCTCLOPÉDIE CHIMIQUE.

Quand la fermentation butyrique y est en pleine activité, on relie l’extrémité de la tubulure, au moyen d’un tube de caoutchouc, avec la lentille creuse biconcave figurée en II, placée sur le porte-objet d’un microscope. Cette lentille figurée plus en grand, en plan et en coupe, dans la fig. 84, est faite en verre soufilé très mince, et ses deux surfaces sont assez rapprochées dans leur partie centrale pour que le liquide y soit dans les conditions ordinaires de l’observation macroscopique.

Pour la remplir, on ferme sous le mercure, en h, la tubulure de dégagement des gaz ; une pression s’exerce bientôt à l'intérieur du ballon, de telle sorte que lorsqu’on ouvre le robinet r, le liquide est chassé dans la lentille H qui se remplit complètement, pendant que l’excédant se déverse dans le verre. On peut donc, par cet artifice, observer les vibrions sans qu’ils aient aucun contact avec l’air, et comme si l’objectif du microscope était plongé dans le liquide du ballon. C’est alors un spectacle des plus attachants que d’observer les mouvements et la multiplication par scissiparité des vibrions, qui sont la comme dans le liquide de fermentation lui-même, si l’on fait l’observation microscopique dans l’étuve où se trouve le ballon. Mais on peut aussi observer ailleurs. Un abaissement de température assez considérable, même de 13°, ne fait que ralentir les mouvements sans les supprimer.

En multipliant ces observations dans le courant d’une fermentation, on ne tarde pas a voir les mouvements devenir peu à peu moins vifs, et l’on peut assister au travail intérieur qui donne naissance à la formation de la spore. Fréquemment alors, l’article primitivement cylindrique s’effile aux deux extrémités et paraît se renfler au centre, comme si son protoplasma intérieur se concentrait en un point pendant que le reste de l’article se vide et se flétrit. La fig. 82 présente quelques articles pendant cette période. D’autrefois la spore apparaît à l’une des extrémités. Tout signe de fermentation disparaît alors. Enfin, la spore s’isole par résorption du tissu environnant, et tombe au fond du vase à l’état de précipité inerte.

Ce précipité de fond, formé le plus ordinairement d’un mélange de spores et d’articles sans mouvements, peut-il servir à ensemencer, sans nouveau passage au contact de l’air, une fermentation nouvelle ? L’emploi du ballon à tube plongeur, employé ci-dessus nous permet de nous en assurer d’une façon simple et sûre. Produisons-y une fermentation et attendo-ns que le liquide se soit éclairci par le dépôt des filaments butyriques qu’il contenait. Préparons alors un deuxième ballon B, fig. 83, identique au premier, bouilli aussi de façon à en chasser tout l’air intérieur. Puis quand il est froid, réunissons-le par un

DUCLAUX. ■— CHIMIE BIOLOGIQUE

tube de caoutchouc cc au ballon A, après avoir rempli d'eau bouillie toute la partie des tubes [comprise entre les deux robinets ; agitons alors le ballon A, de façon à remettre en suspension le dépôt de [fond, et, à l’aide d’une pression

exercée en A au moyen d’acide carbonique, faisons passer en B une portion du liquide de A, qui y arrive sans avoir eu, d’une façon sensible, le contact de l’air. Nous verrons la fermentation commencer en B comme à l’ordinaire, sans ce retard que nous aurions observé, comme nous le savons, si nous avions voulu opérer de la même façon avec la levure de bière. Il paraît évident que le ferment butyrique a une vie anaérobie plus facile et s’accommode plus longtemps de la privation absolue d’oxygène qu’aucun des microbes que nous avon® encore étudiés jusqu’ici.

Cette conclusion nous ramène à l’étude de l’action de l’air sur ces êtres. Nous savons déjà, parles renseignements que nous avons donnés sur leur observation microscopique, qu’à l’air, ils suspendent leurs mouvements et leur multiplication. On peut en conclure qu’en présence de l’air, la fermentation se ralentit. Le passage de quelques bulles d’air au milieu d’un liquide qui fermente, le simple contact de l’air à sa surface supérieure arrêtent ou retardent le dégagement gazeux, en proportion des facilités que l’oxygène a eues à pénétrer à l’intérieur de la masse.

Il est facile de s’assurer que cet oxygène est absorbé par les vibrions. On est donc obligé de conclure que le ferment butyrique est paralysé ou même tué par l’oxygène libre. Cette conclusion peut sembler en contradiction avec notre théorie générale delafermentation, qui attribue le pouvoir ferment de certains êtres à la faculté qu’ils ont de respirer, ou au moins de vivre aux dépens de l’oxygène combiné. On peut, au premier abord, trouver quelque difficulté à comprendre que le ferment butyrique qui, d’après notre théorie, recherche l’oxygène parce qu’il est ferment, peut le redouter et en périr lorsqu’il le trouve à l’état libre. Il n’y a pourtant, quand on va au fond des choses, rien de contradictoire entre les deux énoncés, lorsqu’on prend l’oxygène pour ce qu’il est, pour une source de force. Il est bien plus puissant à l’état libre qu’à l’état combiné. Notre organisme se contente du degré de dilution où il le trouve dans

ENCYCLOPÉBIE CHIMIQUE.

i’air, il ne saurait le supporter longtemps, s’il l’y trouvait à l’état pur. Nous savons, par les expériences de M. liert, que l’oxygène, employé en excès, est mortel à tous les microbes, même à ceux dont la vie s’en accommode le mieux dans les conditions ordinaires. Pour le vibrion butyrique, être évidemment très anaérobie, l'excès commence avec l’oxygène tel qu’il est dans l’air, et l’action qui se produit alors, si étrange qu’elle nous paraisse, n’est qu’un cas particulier d’une loi générale.

Rien ne prouve d’ailleurs que le ferment butyrique, analogue en cela à la levure de bière, ne souhaite pas à un certain moment le contact d’une petite quantité d’air, et puisse se perpétuer en une longue série de générations sans subir, à un certain moment, l’influence revivifiante de l’oxygène. Nous savons déjà que ses spores supportent impunément le contact de ce gaz, et nous pouvons même deviner et dire de suite que c’est évidemment à l’aide de ces spores que peut se conserver l’espèce, chez ces êtres singuliers que l’air tue. Tl se peut même que le passage de cette spore à l’air soit nécessaire dans la vie de ces vibrions. L’expérience que nous avons faite ci-dessus nous prouve bien que l’être peut s’en passer quelque temps, et qu’on peut ensemencer une seconde fermentation, sans transition, avec les germes d’une première, mais il n’a pas été fait une série suffisante de ces expériences pour nous permettre d’affirmer que cette faculté persiste d’une façon indéfinie. D’autre part, on remarque, dans l’étude de ces fermentations, entre les temps qu’elles mettent à s’accomplir dans deux liquides identiques, ensemencés l’un par l’autre, ou en même temps des différences quelquefois inexplicables, et qu’on ne saurait guère rapporter à autre chose qu’à des différences faibles d’aération entre les deux liquides ensemencés. Remarquons qu’à raison de la sensibilité de ces êtres vis-à-vis de l’oxygène, il faut très peu de ce gaz, ou en plus ou en moins, pour changer d’une façon sensible les conditions de la fermentation.

Les besoins physiologiques d’oxygène que nous venons d’étudier chez le vibrion butyrique sont évidemment les plus importants. Ils sont malheureusement aussi les seuls bien étudiés et bien connus. On ne sait guère sur l’alimentation minérale et azotée du ferment, autre chose que ce qui résulte de son facile développement dans le liquide purement minéral dont nous avons donné plus haut la composition. Comme le ferment lactique, le ferment butyrique préfère les milieux neutres, ou même un peu alcalins. 11 paraît pouvoir faire fermenter d’autres substances hydrocarbonées que l’acide lactique, car bien que cette substance soit relativement rare dans la nature, les germes du ferment butyrique semblent présents partout. Il était fréquent autrefois, quand on mettait en train une fermentation lactique, qu’une partie du lactate de chaux produit subissait une fermentation butyrique, par l’intervention des vibrions dont la semence se trouvait soit dans les poussières des vases, soit dans les matières organiques employées. On croyait même alors que la formation d’un peu de butyrate de chaux était inévitable dans la fermentation lactique. Nous savons maintenant que lorsque le ferment est pur, il n’y a que du lactate de chaux produit. Mais nous allons voir que les incertitudes qui régnaient autrefois sur la nature et les proportions des produits de la fermentation lactique se retrouvent aujourd’hui dans la fermentation butyrique.

ProfUiits de la feeiueiitatioii I>titypîciue. — Le produit principal de l’action du vibrion butyrique sur l’acide lactique est l’acide butyrique. La filiation résulte de l’équation suivante :