FERMENTATION ALCOOLIQUE ET ACÉTIQUE DES SUCRES

Les êtres que nous avons étudiés dans les deux chapitres précédents présentent deux côtés curieux dans leur histoire. En premier lieu, ils peuvent vivre aux dépens de matériaux très divers, et les produits de fermentation auxquels ils aboutissent alors, au lieu d’avoir la variété a laquelle on aurait le droit de s’attendre, ont entre eux un air de famille, sont quelquefois identiques dans les divers cas, et sont au moins toujours plus voisins, au point de vue chimique, que les substances dont ils proviennent. En second lieu, lorsque ces êtres vivent aux dépens d’une même substance, et dans des conditions en apparence identiques, ils sont loin d’avoir la régularité d’allures à laquelle la levure de bière nous a habitués, et on voit apparaître, dans les proportions et quelquefois dans la nature des produits de fermentation, des irrégularités qui paraissent singulières, et dont nous avons pu pourtant ébaucher l’explication, en montrant qu’elles avaient entre elles une liaison physiologique.

Tous les êtres que nous connaissons jusqu’ici avec ces propriétés sont des anaérobies, et, par conséquent, des ferments, aboutissant à des combustions intérieures. Nous allons en trouver de tout pareils, à la fois aérobies ou anaérobies, ou même aérobies purs. Nous mettrons en premier lieu un être assez singulier, agent de fermentation ou de combustion, exerçant son action sur les matières les plus diverses, et donnant avec elles, lorsqu’il ne les brûle pas complètement, des produits identiques pour toutes et voisins l’un de l’autre, de l’alcool et de l’acide acétique.

Actinobacter iiolymorplius. — J’ai appelé de ce nom une petite bac- ■érie, très répandue, pouvant vivre aux dépens de substances très diverses, e; affecter, suivant les milieux où elle vit, une assez grande variété de formes toiC en conservant une assez grande constance dans ses propriétés.

Elle se développe bien dans le lait, et c’est là qu’elle prend son aspect le plus curieux. On la trouve, quelques heures après l’ensemencement, sous la forme de petits articles, très ténus, immobiles, fig. 88 (A), ayant de2à 3 de longueur, tellement fins qu’on ne voit pas leurs contours et qu’ils apparaissent comme de petites lignes noires. Chacun de ces petits bâtonnets est comme enfermé au

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centre d’une petite masse glaireuse, hyaline, ovale ou ronde, ayant 5 ou 6 de largeur, etformant corps avec le filament, car elle voyage avec lui dansle liquide. Ce sac est plus réfringent que le reste du liquide. Au microscope, lorsqu’il est bien au point, il apparaît en blanc sur un fond gris, et le bâtonnet qu’il enferme est tout noir par contraste. Lorsqu’on soulève un peu l’objectif, le sac apparaît, au contraire, en gris sur fond clair, et sa ligne centrale, formée par la bactérie, Iransparaît en blanc.

Fig. 88.

La multiplication se fait à l’intérieur de ce sac, qui s’allonge quand la bactérie s’allonge, et se segmente avec elle, de sorte que quand les deux êtres se séparent, a chacun entraîne avec lui son enveloppe, au sein de laquelle il recommence son travail de reproduction. Celle-ci est tellement rapide que le liquide est rempli au bout de vingt-quatre heures de ces masses hyalines. On les voit au microscope, serrées les unes contre les autres, se déformant un peu par leur contact de façon à remplir tous les vides, et tapissant le champ d’un semis régulier de cellules d’aspect doux, dont chacune porte en son centre le bâtonnet qui lui a donné naissance. Cette enveloppe est, en effet, une sécrétion de l’infusoire, et non le résultat d’une condensation visqueuse du liquide autour de lui, car lorsque ce liquide est rempli de granulations flottantes, les sacs hyalins en sont tout à fait exempts.

Pendant les premières heures, le lait reste intact en apparence, conserve sa couleur normale. Il devient seulement de plus en plus gélatineux, et finit, lorsqu’il a été envahi dans son entier par la bactérie, comme nous le disions tout à l’heure, par devenir très visqueux. A ce moment, il a déjà perdu de son opacité, ainsi qu’on peut s’y attendre en songeant au caractère glaireux du sac bactérien. Sa transparence augmente ensuite de plus en plus, sa liquidité aussi. Le coagulum se réunit au fond et disparaît à son tour. Tout est alors devenu un liquide transparent, ayant une viscosité un peu supérieure à celle du lait ordinaire.

Si l’on suit au microscope la transformation qui s’opère, on voit d’abord l’auréole diminuer un peu, et en même temps le bâtonnet, qui n’était jusque-là qu’une simple ligne noire, devient moins opaque et iourne davantage sous l’œil, c’est-à-dire qu’on en voit mieux la forme cylindrique. Sa largeur augmente au fur et à mesure que l’enveloppe disparaît; lorsqu’il en est débarrassé, il a la forme d’un petit boudin très court B, fig. 88, dont tous les contours sont bien visibles, et qui, avec sa longueur restée invariable de 2 ou 31^, peut atteindre tî^ de largeur. Ce petit boudin continue a se reproduire par segmentation transversale, et prend quelquefois la forme de deux grains accolés, plus ou moins étirés au voisinage de leur point de jonction. On croirait alors avoir sous les yeux un article de ferment lactique, ou plutôt un de ces chapelets de deux grains, plus

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dodus, plus turgescents que le ferment lactique, qu’on rencontre souvent dans la bière qui commence à tourner. Bref, la forme est devenue tout autre que ce qu’elle était à l’origine.

Dans le bouillon Liebig, où cet être se développe aussi très facilement, on ne trouve à aucun moment trace de l’auréole rencontrée dans le lait, et la forme «st tout de suite celle du petit boudin à bords visibles que nous venons de signaler. La longueur est seulement un peu plus grande que dans le lait, et peut atteindre 8 ou 10 H- ou même davantage. De plus, ces petits cylindres ne sont pas réguliers. Ils ont une surface un peu rugueuse, et leur intérieur, au lieu d’être doux à l’œil et homogène comme dans le lait, se montre tout granuleux. La segmentation se fait comme tout à l’heure, et les articles finissent par se souder en masses blanches flottantes, formées d’un semis très régulier de petites ponctuations indistinctes, dont la réfringence reste la môme que chez l’être adulte.

Dans une solution de glycérine, accompagnée d’éléments nutritifs, l’auréole reparaît, mais moins large et moins réfringente que dans le lait. Le bâtonnet, a son tour, n’est plus une simple ligne fine, c’est un petit cylindre à contours assez nets, moins large pourtant que dans le bouillon Liebig, et qui semble grossir aussi aux dépens de son sac hyalin. Ce sac ne disparaît jamais complètement, comme dans le lait, sans doute parce que le liquide reste acide. C’est aussi sans doute à cette acidité qu’il faut attribuer une autre forme de développement que prend ici le microbe, celle d’une couche glaireuse, existant à la surface du liquide, et formée de fils très ténus, d’un tiers plus minces que les boudins courts de tout à l’heure, mais de beaucoup plus longs, car il en est qui traversent tout le champ du microscope. Ces fils sont assez raides, un peu contournés, et portent par places des ponctuations fines très réfringentes, presque noires à raison de cette réfringence, où on serait tenté de voir des spores. Nous verrons bientôt ce qu’il faut penser de cette assimilation.

Dans une solution de sucre candi, l’aspect est à peu près le même que dans la glycérine. Pourtant, on ne trouve pas trace d’auréole; la bactérie à l’origine est en cylindres courts ou en grains doubles très turgescents et à contours peu distincts, plus gros que partout ailleurs. Comme tout à l’heure, quelques-uns de ces boudins se feutrent en un zooglæa très régulier d’aspect, d’autres se développent en fils allongés, formant couche glaireuse â la surface. Lorsque le petit boudin, turgescent à l’origine, vieillit sous cette forme, il devient plus fin et se divise quelquefois en une série de granulations rangées en chapelet. Il en est quelquefois de même pour le long fil superficiel. A cet état, la mort est arrivée, et le microbe est devenu incapable de se reproduire.

Sur de l’amidon cuit, le développement est très facile aussi. Il n’y a à signaler ici qu’un fait qu’on observe aussi avec le sucre, mais qui est plus net avec l’amidon, c’est la formation avec le temps, à la surface, d’une pellicule d’asper.^ rougeâtre, continue, peu résistante, et formée d’un enchevêtrement de petit,; bâtonnets ténus et contournés, dont quelques-uns se transforment en chapelets de granulations.

Tous les aspects que je viens de décrire sont ceux des microbes cultivés dans des mati'as Pasteur, au contact de l’air en large surface. Ce microbe est, en effel,

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surtout aérobie, mais on peut s’apercevoir à différents caractères, même dans ce mode de culture, qu’il est aussi anaérobie et peut devenir ferment.

Fréquemment, par exemple, le lait où l’on cultive ce microbe devient le siège, même lorsqu’il est en faible épaisseur, d’une production de bulles gazeuses. 11 eu est de même avec le sucre et l’amidon, mais pas avec la glycérine. Si l’on étudie les gaz dégagés, on les trouve formés d’un mélange a proportions variables d’acide carbonique qui domine toujours, et d’hydrogène, dont une portion, dans le lait, devient de l’hydrogène sulfuré et donne à la masse une odeur légèrement putride.

Mais cet état anaérobie paraît moins naturel a la bactérie que l’autre. La fermentation qui se produit alors s’arrête bientôt, pour peu que le renouvellement de l’air devienne difficile. On peut la ranimer en faisant repasser le liquide au contact de l’oxygène. Elle recommence alors, puis s’éteint de nouveau. On peut ainsi continuer jusqu’à complète disparition de la substance fermentescible. Par contre, ensemencée de prime abord dans un milieu privé d’oxygène, la bactérie ne se développe pas. Bref, semblable à cela à beaucoup d’êtres qui sont à la fois aérobies et anaérobies, elle ne prend et ne conserve l’état de ferment qu’à la condition de venir se revivifier souvent au contact de l’oxygène.

La variabilité dans la proportion des gaz de la fermentation est peut-être en rapport avec cette variation dans l’alimentation originelle en oxygène. Mais elle dépend aussi d’une autre circonstance, c’est que ce microbe s’attaque, en général, soit simultanément, soit successivement, à plusieurs des éléments présents dans le liquide où il se développe. 11 est, en effet, à la fois ferment des matières albuminoïdes et des matières hydrocarbonées.

Il peut vivre aux dépens de la caséine, comme nous l’avons vu en étudiant son développement dans le lait. Nous n’avons pas signalé de coagulation, il est vrai, mais ce phénomène peut se produire si la température est un peu élevée. Le microbe sécrète donc de la présure. Quant à la caséase, elle se manifeste par la redissolution du caséum et sa transformation en une matière albuminoïde soluble dans l’eau. Mais ces deux diastases sont certainement en très petite quantité.

En même temps que la caséine est atteinte, le sucre de lait est attaqué aus.si et peut même disparaître totalement. Une portion en est brûlée, une autre portion donne de l’alcool et de l’acide acétique;

L’alcool est ici, comme avec la levure, l’un des produits d’uhe vie à la fois aérobie et anaérobie. Il n’est plus, comme avec d’autres microbes, à l’état ds produit accessoire d’une fermentation principale, et il forme, avec l’acide acétique, dont la proportion n’égale jamais la sienne, le seul résidu sensible que laisse la portion de sucre qui n’a pas été brûlée directement par le microbe. Cet alcool est en outre tout à fait pur, et s’il y a un alcool de degré supérieur, ce n’est qu’en proportions insensibles.

On observe cette production d’alcool avec le lait, le sucre et la glycérine. Toutes les fois qu’il y a de l’alcool, il y a aussi de l'acide acétique en quantités plus faibles. Provient-il d’une combustion exercée par le microbe sur l’alcool’? Cela est possible, je n’ai pourtant pu constater aucune relation siinplè entre

DUCLAüX. — GHIMIK BIOLOGIQUE.

deux phénomènes, qui, si cette hypothèse était vraie, devraient marcher du même pas, à savoir la quantité d’acide formé, et la pénétration plus ou moins facile de l’air. Si l’on en fait trop arriver, on'n’a pas d’alcool; si l’on en fait arriver trop peu, on n’a pas d’acide acétique. 11 y a là des influences que nous chercherons à démêler dans un instant.

Pour tâcher de me maintenir, comme aération, dans un juste milieu, j’ai adopté la disposition suivante. Deux inatras à fond plat, fig. 89, communiquent l’un

avec l’autre par un tube deux fois recourbé, ouvert à ses deux extrémités, formant siphon entre les deux, et s’enfonçant jusqu’au fond des matras.Ce siphon pénètre dans les niatras par un bouchon de caoutchouc percé de deux trous, le second de ces trous est muni d’un tube droit (représenté par erreur recourbé dans la ligure) réuni lui-même, au moyen d’un tube de caoutchouc, avec un autre tube court de verre bourré d’ouate. On remplit l’un des matras de sérum filtré a chaud, on l’y fait bouillir. Quand la vapeur s’est échappée pendant quelque temps par le tube droit du bouchon, on coiffe celui-ci de son tube à ouate, passé dans la flamme; on pince le caoutchouc, et la pression de la vapeur force le liquide à passer dans le second matras où l’on maintient l’ébullition un instant, puis on ferme à son tour le tube droit de ce second matras avec le tube à ouate, et on a ainsi un liquide enfermé dans un vase bien échaudé. On y ensemence, quand il est froid, la bactérie par une des tubulures.

Quand elle s’est développée, on fait passer tout le liquide d’un des matras dans l’autre, puis de celui-ci dans le premier. L’air des matras se trouve ainsi complètement renouvelé sans qu’on ait à craindre, s’il rentre lentement, que les tubes à coton laissent passer de germes. L’aération se faisant sans danger, on peut la répéter aussi souvent qu’on le veut, et la pousser très loin. Voici les résultats d’une expérience faite dans ces conditions.

230 centimètres cubes de sérum renfermant 6 p. 100 de sucre de lait ont été laissés pendant deux mois à l’étuve, et dans cet intervalle, soumis une dizaine de fois au renouvellement de l’air des flacons. Au bout de ce temps on trouve qu’il y a 2 centimètres cubes d’alcool formé, et que le liquide ne contient plus que 0^5 p. 100 de sucre de lait. Il en renfermait 5 p. 100 à l’origine. 11 en a donc disparu les soit un peu plus de dix grammes, pouvant donner en alcool,

S’ils avaient subi la fermentation alcoolique ordinaire, plus du double de ce qu’on a trouvé.

Le liquide est acide, et contient soit à l'état libre, soit en combinaisonj

300 milligrammes d’acide acétique. Cela ne suffit pas à rétablir l’équilibre entre le sucre trouvé et le sucre introduit. Une portion de celui-ci a donc été brûlée intégralement, car on ne trouve dans le liquide rien qui la représente.

Cette expérience ne dit rien sur l’origine de l’acide acétique, qu'on peut tout aussi bien rapporter à une combustion s’exerçant sur l’alcool, qu’à une action directe sur l'aliment hydrocarboné. Tout ce qu’on peut dire, c’est qu’on rencontre quelquefois de l’acide acétique sans alcool, mais jamais d’alcool sans acide acétique. Ceci est évidemment favorable à l’hypothèse d’une action sur l’alcool, car lorsqu’il manque, on a le droit de croire qu’il a été totalement transformé ; mais l’hypothèse d’une production directe de l’acide acétique est appuyée à son tour par un certain nombre de faits, que voici :

C’est avec l’amidon qu’on rencontre le plus souvent l’acide acétique sans alcool. Ce fait est peut-être en rapport avec celui que nous signalions plus haut, de l’existence, dans ce cas, d’une couche superficielle, douée comme toutes ses congénères de facultés comburantes énergiques.

11 y a encore un cas où l’on trouve de l’acide acétique sans alcool, et ce cas mérite de fixer l’attention, c'est quand on fait vivre le microbe dans le lactate de chaux. Dans ce cas il n’y a jamais de fermentation avec dégagement gazeux. La vie anaérobie est impossible avec cet aliment hydrocarboné pour notre microbe, mais elle est facile au contact de l’air. La bactérie se développe alors en articles assez dodus, plus longs et plus gros que dans le lait, et enfermés dans une capsule hyaline étroite et peu apparente. On la trouve dans toute l’épaisseur du liquide. Peu à peu apparaît à la surface une couche demi-solide, cassante, irrégulière, formée de cristaux informes couverts de stries, solubles avec effervescence dans l’acide chlorhydrique. C’est du carbonate de chaux, résultant d’une combustion complète du lactate suivant la formule.

C6H‘0= -h 120 = 6CO* -h 6HO.

Mais on trouve en même temps dans le liquide de l’acétate de chaux résultant d’une combustion moins profonde.

C«H«0' -t- 40 = C*H‘0‘ 2HO -f 2C0*.

Dans ce cas on ne trouve jamais d’alcool. Ici l’acide acétique semble bien provenir de la matière hydrocarbonée initiale sans intermédiaires, et il ne serait pas étonnant qu’il en fût de même pour le sucre.

L’actznoôocter po/i/morpÙM est donc surtout un agent de combustion voisin des mycodermes, et pouvant dans certaines conditions se rapprocher de la levure. Ce qui confirme ce rapprochement et l’éloigne des bactéries ordinaires, c’est qu’on ne connaît pas ses spores, pas plus que celles du mycoderrm aceti, du ferment lactique, ou du microbe du choléra des poules. Les granulations qu’on rencontre dans les articles vieillis, toutes celles dont nous avons signalé la formation dans les cultures sont mortes, ou du moins, lorsqu’on essaie la résistance à la chaleur du microbe vieilli, trouve-t-on qu’elle est la même que celle de l’être adulte. Tous deux périssent au bout d’une minute d’échauffement entre 60 et 66*.

DUCLAUX. — CHIMIK BIOLOGIQUE.

ISyiitliè«ie «les faits iirécédents. — Si, corome semblent le démontrer les faits qui précèdent, l’alcool et l’acide acétique sont produits simultanément et concurremment par Yactinobacter, nous trouvons là l’exemple d’un phénomène dont nous avons signalé plus haut, aux chapitres précédents, la possibilité théorique, à savoir celui du fonctionnement physiologique d’un même être agissant de façons différentes sur une même substance, et y amenant des transformations qui aboutissent à des pertes variables d’énergie, suivant les conditions dans lesquelles la vie se poursuit.

Si Yactinobacter décompose le sucre à la façon de la levure de bière, l’équation

correspond à la combustion complète du tiers du carbone du sucre. Mais la formation de l’alcool peut aussi résulter d’autres équations. Si nous choisissons celles dans lesquelles il peut se dégager de l’acide carbonique et de l’hydrogène, nous trouvons pour le sucre l’équation

C‘ni'=Oi® + 60 = C‘I1«02 + SCO* -i- 6H,

qui est assez d’accord avec le poids d’alcool trouvé dans l’expérience relatée plus haut, et qui correspond à la combustion complète des deux tiers du carbone de sucre.

L’acide acétique peut à son tour résulter d’équations très différentes. Nous trouvons d’abord une transformation sans dégagement gazeux, représentée par l’équation

et analogue à la fermentation lactique qui, remarquons-le, peut être produite par un être voisin de Yamylobacter.

Les formules