L. Garnier. — Ferments

l8 DES FERMENTATIONS EN GÉNÉRAL

vertîssent le sucre en alcool par quelque effet de leur végétation et de leur vie (Cagniard). Cette découverte, refaite presque en même temps (i835) par Schwann d'Iéna et par Ktitzing, de Berlin, confirmée par Quevenne, Turpin, Mitscherlich, conduisît aux conclusions suivantes : la levure de bière est formée de cellules organisées et vivantes, composées, comme les cellules végétales ou animales, d'une enveloppe renfermant un protoplasma granuleux; elle accompagne toutes les fermentations alcooliques franches.

La nécessité de la levure dans la fermentation alcoolique étant établie, il nous reste à étudier le rôle qu'elle joue dans la transformation du sucre en alcool et à exposer les théories qui ont été émises à ce sujet.

Berzelius considérait les fermentations comme des actions catalytiques ; tout en admettant les nouvelles formations du ferment, il attribuait à la levure une constitution amorphe et une action de présence comparable à celle de la mousse de platine sur Talcool. C'est à cette théorie que s'est rallié plus tard Mitscherlich, tout en reconnaissant l'organisation du ferment.

Pour Liebig et Gérhardt le ferment agit encore par action de contact ; « la levure de bière et en général » toutes les matières animales ou végétales en putré- » faction reportent sur d'autres corps l'état de dé- » composition dans lequel elles se trouvent. Le mou- » vement qui, par la perturbation d'équilibre, s'im- ^) prime à leurs propres éléments, se communique » également aux éléments des corps qui se trouvent » en contact avec elles». (Liebig, iSSg). Lafermenta- » tionest donc corrélative de la décomposition, de. la mort de la cellule, et l'on peut caractériser la théorie de Liebig d'un mot : La fermentation est une décomposition qui en entraîne une autre. Comme l'a fait remarquer M. Pasteur, cette interprétation était surtout née de l'étude d'autres fermentations

(lactique, butyrique), OÙ Ton n'avait pu de'mêler de ferment organisé. C'était la théorie primitive de Willis et Stahl.

MM. Frémy et Boutron supposèrent ensuite que le caractère de la fermentation varie avec le degré d'altération de la substance capable d'agir comme ferment; en conséquence, la présence constante d'un élément organisé dans la fermentation alcoolique n'a qu'une importance secondaire, la fermentation résultant, non de l'action des globules de levure en tant qu'être vivant, mais de la décomposition des matières protéiques de cette levure envisagée comme substance azotée putrescible ; dans ces conditions l'opinion de Gay-Lussac sur la nécessité du contact primitif de l'air et de la substance fermentescible était acceptable, ce contact déterminant l'ébranlement moléculaire des matières albuminoîdes du moût de raisin.

A la suite des travaux de Cagniard-Latour sur la kvûre alcoolique, Turpin attribuait à ses globules végétaux, à leur germination, à leur végétation, à leur nutrition, la production de l'alcool aux dépens des éléments du sucre. Cette théorie, soutenue par Schw^ann et Ktitzing, combattue par Ehrenberg et Gay-Lussac, fut reprise et vigoureusement défendue par M. Pasteur. La fermentation alcoolique est corrélative de l'organisation, du développement, de la multiplication, c'est-à-dire de la vie de la cellule; la décomposition du sucre est intimement liée aux fonctions physiologiques de la levure ; celle-ci n'agit pas en raison des matières protéiques qu'elle renferme, comme le ferait toute autre ^bstance azotée, mais par elle-même ; elle n'est pas un accident fortuit et -secondaire de la fermentation, mais la cause réelle. C'est la théorie vitaliste, théorie physiologique de la fermentation formulée déjà en i838 par Turpin : a Fermentation comme effet, végétation comme <:ause. »

En résumé, les théories de la fermentation alcoolique en particulier, et des fermentations en général, sont au nombre de trois principales :

i^ La théorie vitaliste formulée par cette phrase de Turpin : « Fermentation comme effet et végétation comme cause sont deux choses inséparables dans Pacte de décomposition du sucre », soutenue par Astier, Cagniard-Latour, Schwann, Kûtzing, Bouchardat, van de Broch, Schrœder, Pasteur, Bichat.

2° La théorie mécanique de Willis, Stahl, Liebig, admise par Gérhardt, Frémy et Boutron ;

3^ La théorie des forces catalytiques et des actions de contact de Berzélius et Mitscherlich.

De ces théories, la première seule est généralement admise aujourd'hui, mais quelquefois avec de légères modifications. C'est ainsi que M. Berthelot, se basant sur des expériences personnelles dans lesquelles il a observé la production d'alcool sans formatixjn de levure, considère les fermentations comme le résultat de l'action d'une substance soluble qui serait sécrétée par les ferments comme l'inversine par la levure de bière ; c'est-à dire que les ferments figurés élaboreraient un ferment soluble analogue à la diastase de l'amidon, lequel provoquerait la transformation de la substance fermentescible et serait le véritable agent de la fermentation. Quoi qu'il en soit, que le ferment organisé agisse immédiatement ou secondairement par l'intermédiaire d'un produit de sécrétion, on arrive toujours en fin de compte à un mouvement de la matière communiqué plus ou moins directement, et sous la dépendance immédiate de la force vitale, ce qui distingue cette interprétation des phénomènes de la manière de voir de Liebig, pour lequel la décomposition des matières albuminoïdes transmet son mouvement moléculaire au sucre pour le décomposer à son tour, et de la théorie de Berzélius, qui ne veut voir dans la fermentation qu'une

Simple action de contact due à la force catalytique que possède la levure, et analogue à celle qui re'side dans la mousse de platine quand elle provoque Toxydation de Falcool.

§ 3. — Idée générale de la vie, — Nécessité du rôle ferment, — Dissémination universelle des ferments.

Si, dans un pot rempli degrés calciné, Ton sème un grain de ble' et qu'on Tarrose régulièrement avec de Teau distillée, ce grain, au bout d'un certain temps, germe, se développe et donne une plante complète, grêle et délicate il est vrai, mais pourvue de tous ses organes et capable de &e reproduire par fructification ; cette expérience capitale de Boussingault prouve que le grain a trouvé dans l'eau et dans l'air tous les éléments nécessaires à la formation de ses tissus : la nouvelle plante s'est développée aux dépens de l'azote et des sels minéraux que renfermaient la graine, de là sa gracilité; mais avec le carbone que ses feuilles garnies de chlorophylle ont enlevé à l'acide carbonique de l'air et l'eau d'arrosage, elle a fabriqué de toutes pièces, et par synthèse, les composés hydrocarbonés, cellulose, amidon, graisse, en d'autres termes tous ses éléments non azotés. Ajoutet-on à l'eau de l'ammoniaque ou des dérivés oxygénés de l'azote, des phosphates, etc., la plante pousse vigoureusement cette fois, mais toujours la balance permet d'établir que le poids total de matière organique qui la constitue est notablement supérieur à celui qui existe à l'origine dans le grain, le grès où il a été semé et l'eau qu'on lui a fournie. Elle a fabriqué de toutes pièces ses matériaux vivants, en empruntant les éléments à l'air et à l'eau.

ce Toute plante nous apparaît donc comme un la- » boratoire de synthèse organique, consommant la » force qui lui vient de l'extérieur sous forme de

» chaleur solaire, et l'employant à engager des élé- M ments primitivement gazeux ou solubles dans l'eau, » dans des combinaisons de plus en plus complexes, » de plus en plus éloignées de leur forme primitive, » de plus en plus combustibles. De telle sorte que » nous pouvons voir, dans le tapis de végétation qui » couvre le sol, un magasin de chaleur solaire, » dépensée à donner une forme organique aux élé- » ments de l'air et de l'eau.

« Les animaux à leur tour vivent de végétaux où » d'autres animaux, qui eux-mêmes ont consommé » des végétaux. Les sources de leur activité vitale sont » les mêmes que tout à l'heure, et nous pouvons » étendre au monde vivant tout entier les conclusions » que nous venons de démontrer pour le règne » végétal.

« Mais une fois produite *aux dépens d'éléments » gazeux ou solubles, cette matière organique est » devenue solide et insoluble dans l'eau. Elle est » immobilisée, absolument impropre à nourrir un » végétal nouveau, et si par un mécanisme quely> conque elle ne rentrait pas dans le courant général, » l'atmosphère s'épuisant peu à peu de ses éléments » organisables, l'eau devenant de plus en plus pauvre » en produits utilisables, la continuation de la vie » deviendrait bientôt impossible à la surface du » globe. Il faut donc qu'à un moment donné la mort » vienne détruire ce qu'a fait la vie et que tout ce qui » a fait partie des matériaux d'un être organisé re- » tourne après lui à l'atmosphère ou à l'eau. » (M. Duclaux).

Cette doctrine du cycle continu de la matière, déjà indiquée par Lucrèce, qui la rattache à l'idée de son indestructibilité, énoncée clairement par Lavoisier à une époque où l'analyse organique n'existait pas encore, puis vérifiée après que les méthodes de l'analyse organique permirent d'établir exactement la composition des principes immédiats qui font par-

tie des tissus des animaux et des ve'gétaux, et de dresser le bilan des e'changes mutuels de leurs éléments, se trouve énoncée et démontrée par Dumas et Boussingault (i).

Mais le mécanisme du phénomène, la nature de l'agent qui restitue au règne minéral les éléments de la matière organique n'avaient été qu'entrevus par Dumas et Boussingault, qui expliquaient cette transformation en disant qu'il y a fermentation et putréfaction. C'est à M. Pasteur que revient l'honneur d'avoir montré que la destruction de la matière organique, que sa minéralisation exige le concours d'une vie nouvelle, l'apparition sur ces composés organiques d'organismes inférieurs employant à les détruire une partie de la force latente qui y est accumulée. En effet, ces matériaux organiques, quoique très oxydables, très combustibles par suite de leur production avec absorption de chaleur, sont très stables à l'état solide et même au contact de l'eau, à condition qu'on élimine toutes les causes d'introduction des germes de l'atmosphère. Que si on laisse se produire le développement des êtres inférieurs, nous voyons au contraire le liquide se troubler et l'oxygène de l'atmosphère ambiante disparaître rapidement, remplacé par de l'acide carbonique; en même temps les matériaux organiques sont consommés et réduits à l'état d'éléments minéraux par ces organismes parasites.

« La vie des grands végétaux et des grands ani- » maux se résume, comme nous l'avons vu, dans la » création, aux dépens de la chaleur solaire, de » substances dont la production exige une cer- » taine dépense de force. C'est dans ces subs- » tances endothermiques que s'implantent les » êtres inférieurs. De la force qu'ils y trouvent em- » magasinée, ils empruntent une portion pour la

(i) Essais de statique chimique.

» construction de leurs tissus, ce qui les rend, jus- » qu'à un certain point, indépendants des conditions » extérieures. Une autre portion est employée à » donner l'état gazeux à des substances primitive- » ment liquides ou solides. Une autre portion enfin » se transforme en chaleur sensible et sert à élever la » température du liquide où se produisent tous ces » phénomènes et par suite à en activer la marche. » (Duclaux).

Ces êtres inférieurs, dont le rôle est ainsi de détruire la matière organique et de la ramener à des éléments minéraux, et qui sont, à la surface de la terre, le contrepoids de la vie des grands végétaux, constituent les ferments.

Il est intéressant, pour se rendre un compte exact de la notion que comporte cette dénomination, de comparer la puissance de destruction de ces infiniment petits et celle des êtres supérieurs.

Les grands végétaux consomment de la matière dans tout le courant de leur vie, mais en quantité inférieure à celle qu'ils produisent, sauf à deux moments de leur existence où la dépense dépasse le gain, au moment de la germination et de la floraison ; :au moment de la germination, par exemple, les expériences de Boussingault montrent que des graines de trèfle et de froment ont perdus 6/ 1 oo de leur poids, ce qui correspond à peu près à huit jours de vie active et à une consommation quotidienne de 2/100 environ.

Un homme de 65 kilogr. ne consomme et ne détruit par jour que i/5ode son poids de matière organique; un chien consomme environ 1/2 5 et des pigeons 1/14 de leur poids.

La transformation de matière organique en substance minérale est donc encore relativement faible chez les animaux qui, cependant, mieux et plus régulièrement que les végétaux, sont des brûleurs et des destructeurs de matière.

Si nous passons maintenant aux infiniment petits, nous trouvons des nombres beaucoup plus élevés. UAspergillus niger^ vivant à la surface d^une solution de sucre, consomme environ i/6 de son poids de sucre: la levure de bière transforme en alcool, corps incomplètement brûlé, et en acide carbonique, trois fois son poids de sucre par jour ; le tnycoderma aceti transforme en acide acétique cent fois son poids d'alcool; enfin dans certains cas de fermentation butyrique, le rapport pondéral est encore bien plus considérable.

L'énergie destructive des ferments est donc notablement supérieure à celle des animaux et des végétaux et permet de comprendre comment, malgré leur petitesse, ils peuvent suffire à leur tâche.

Mais pour atteindre leur but, il faut qu'ils se trouvent disséminés partout à la surface de la terre. Ils doivent en outre résister, eux ou leurs germes, aux agents atmosphériques dont l'action destructive tend à en diminuer constamment le nombre et l'énergie d'action ; nous aurons à revenir sur la résistance des microbes aux divers agents physiques et chimiques ; nous nous contenterons pour l'instant d'insister sur leur présence en tous les points du globe.

Ehremberg le premier (i83o) reconnut dans l'air la présence des spores de cryptogames et des œufs d'infusoires ; ce fait confirmé par Gaultier de Claubry (i832), Pouchet (1860), puis parM. Pasteur,aété reconnu général à la suite des recherches aéroscopiques de Maddox, de Douglas Cunningham, enfin et surtout de MM. Schœnhauer et Miquel, à l'observatoire de Montsouris. Des déterminations de ce dernier expérimentateur, faites d'octobre 1878 à septembre 1879, il résulte que la moyenne générale a été de 1 5,400 germes par mètre cube d'air, avec des oscillations qui ont pu varier de 2,000 à 120,000. lien est évidemment de même en tous les points du globe, avec cette. différence que le voisinage des êtres supé-

rieurs et des matières organiques doit coïncider avec une notable augmentation des microbes.

C'est ainsi que M. Pasteur a trouvé que l'air des pays où l'on cultive le ver à soie renferme le microbe producteur de la maladie des corpuscules, au moment où se'vit l'affection; que d'autres observateurs ont rencontré dans l'air des globules de levure alcoolique au moment des vendanges, etc.

Cette dissémination générale des organismes inférieurs est encore démontrée par les recherches aussi curieuses que récentes de M, Schaarschmidt sur la flore des billets de banque (i).

Fig. 4- Billet d« banque russe d'un rouble

M. Reinsch (2) avait découvert, en 1884, des algues et des bactéries dans les interstices du reliel des figures et des lettres de pièces de monnaie en circulation (fig. 1 à 3). En examinant au microscope des fragments provenant des dépôts de crasse et de poussière sur des billets de .banque austro-hongrois et russes [fig 4). M. Schaarschmidt a trouvé sur tous

([) Schaarschmidt, la flore des billets de banque {Science et nniure. lii, p. iSj, i885.) , .

(2) Reinsch, herborisai ion sur une pièce de monnaie, (id., 11, p. 193, 1884.)

ces billets, même les plus neufs et les plus propres en apparence, d^abondants cryptogames et divers microbes (fig. 5), dont voici la liste complète :

I** Micrococcus (plusieurs variétés) ;

2** Bacterium termo ;

3* Bacillus (formes diverses) ;

4® Leptothrix (formes variées) ;

5® Saccharomyces cerevisiœ;

6® Croococcus monetarum;

7*^ Pleurococcus monetarum;

Fig. 5. a, micrococcus; d, saccharomyces cerevisiae , c, leptothrix; <f, amidon; e, leptothrix buccalis; /,/, fils de coton et de lin; g, bacillus ; h bacterium termo; /r, pleurococcus monetarum.

En résumé, si Faction destructive de la matière organique par les organismes microscopiques exige la présence de ces derniers en tous les points de la terre où la rétrogradation à l'état minéral doit s'effectuer, l'expérience démontre la réalité de cette dis-