NOTIONS GÉNÉRALES DE MORPHOLOGIE

Des fermentations peuvent être déterminées par des végétaux appartenant à trois groupes différents : les Moisissures, les Levures et les Bactéries.

§ I. — Moisissures.

On réunit sous le nom de Moisissures un grand nombre de Champignons de petite taille appartenant aux divers ordres de cette classe de Cryptogames.

Tels sont VAspergillus niger V. Tiegh. et le Pénicillium glaucum Linli, qui appartiennent aux Ascomycètes ; les Mucor, le Rhizopus nigricans Ehrb. qui font partie des Oomycètes.

Ces champignons ne sont pas des ferments proprement dits ; mais ils sont, parmi tous les autres êtres, ceux qui présentent au plus haut degré le caractère ferment, lorsqu'on les fait vivre* à l'abri de l'air. Ils constituent par conséquent une sorte de transitionentre les végétaux ordinaires et les ferments.

Quelques-uns d'entre eux et en particulier ceux qui viennent d'être nommés se développent à la surface des moûts sucrés dont ils consomment les matériaux nutritifs. Dans ces conditions, ils se conduisent comme les champignons supérieurs, et s'ils se rapprochent des ferments, c'est uniquement par leur énergie destructive, qui est considérable.

Vient-on à les submerger dans le liquide sucré de manière à les soustraire au contact de l'oxygène de Tair, ils continuent bien à se développer en consommant du sucre ; mais ils ne le brûlent pas comme tout à l'heure, ils le scindent en alcool et en acide carbonique.

Avec le Pénicillium et l'Aspergillus, la proportion d'alcool est toujours faible ; par la raison que la vie dans ces nouvelles conditions est trop peu active. Elle est plus élevée, et se rapproche même de celle que l'on obtient avec les levûres, lorsqu'on a affaire aux Mucor et principalement aux Mucor racemosus Pries, mucedo L. (1, 2, 3), spiiiosus V. Tieg. et circinelloïdes (4) qui résistent mieux à la privation d'oxygène. En même temps, il se produit un changement complet dans leur genre de végétation.

Les tubes myceliens 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 tonneau, se séparent et se ramiflent par bourgeonnement à la manière de la levûre. Quelques-unes de ces cellules produisent aussi en bourgeonnant des sortes de tubes allongés. Plus la plante est privée d'oxygène, moins il se forme de ces tubes. Dans ce dernier cas les cellules du Mucor pourraient être confondues avec les globules de levûre ordinaire, bien que les premières soient toujours de dimensions plus grandes que les secondes.

La levûre de Mucor, comme on l'a appelée, placée à l'air dans les conditions de sa vie habituelle, reprend toujours les formes connues du Mucor. Cette dernière circonstance ne permet pas de soutenir, comme on l'a fait, que les Mucor peuvent se transformer en levûre (5).

La fermentation alcoolique exceptionnellement déterminée par les moisissures ne paraît pas d'ailleurs susceptible d'applications. D'autres réactions produites par ces végétaux, comme la transformation du tannin en acide gallique par le Pénicillium glaucum on par VAspergillus niger (6), ou encore les modifications apportées

dans les solutions médicamenteuses par les Hygrocrocis (7), très intéressantes en elles-mêmes, ne rentrent pas dans notre sujet. Nous nous bornerons donc à ces quelques détails qui présentent une certaine importance relativement à la théorie de la fermentation.

§ II. — Levûres.

Le type des levûres est la levûre de bière que tout le monde connaît. Elle se compose de cellules rondes ou ovales qui ont de 8 à 9 (1 pt = 1 millième de millimètre) dans leur plus grand diamètre. Ces cellules, dont la membrane est mince et incolore, renferment un protoplasma également incolore, tantôt homogène, tantôt contenant de petites granulations.

Les cellules de levûre se multiplient habituellement par bourgeonnement. Lorsqu'elles se trouvent dans un liquide nutritif convenable, on voit naître en un ou plus rarement en deux points de leur surface des renflements vésiculeux dont l'intérieur se remplit aux dépens du protoplasma de la cellule-mère. Ces renflements s'accroissent et finissent par atteindre les dimensions de la cellule-mère. Ils constituent alors de nouvelles cellules qui, se détachant ou restant encore quelque temps adhérentes à la cellule qui leur a donné naissance, bourgeonnent à leur tour. Lorsqu'on examine de la levûre au microscope on peut donc observer des cellules isolées, ou des groupements de plusieurs cellules.

Tels sont les caractères morphologiques et végétatifs de toutes les levûres; mais ils ne suffisent pas à les distinguer d'autres organismes voisins qui les possèdent également. On n'en connaissait pas d'autres il y a- une trentaines d'années ; aussi le groupe des levûres n^était-il aucunement défini.

On a cru par la suite qu'en faisant intervenir la propriété que possèdent les levûres de déterminer la fermentation alcoolique des sucres on les caractériserait davantage. Mais nous avons déjà vu (Introduction) que cette propriété appartient à toute cellule vivant dans un milieu sucré hors du contact de Toxygène. Elle ne peut donc servir non plus comme caractère de distinction.

En 1870, Reess (1) découvrît que les levûres peuvent se reproduire par un mode différent de celui que nous venons de décrire. Ayant déposé de la levûre sur des tranches de pomme de terre ou

de carotte, il remarqua que dans certaines cellules se produisaient des spores. En raison de la conformité que ces spores présentaient sous certains rapports avec celles des Ascomycètes inférieurs, Reess les appela ascospores, et rangea les levûres parmi les ascomycètes,

La découverte de cet important caractère permettait de circonscrire le groupe des levûres. C'est ce que fit Reess. Il ne conserva dans ce groupe que les champignons ascomycètes simples, sans véritable mycélium et dont les cellules produisent en bourgeonnant des cellules semblables.

En même temps, comme plusieurs noms génériques avaient été employés pour désigner les levûres [Mycoderma (2), Saccharomyces (3), Torula (4), Crijptococcus (5) Hormiscium (6), il choisit celui de Saccharomyces de Meyen, qui avait sur les autres Favantage de n'avoir pas été appliqué à d'autres espèces de champignons très différentes. C'est ce nom de Saccharomyces qui a prévalu.

Restait à différencier les espèces de Saccharomyces. Reess a hien essayé de le faire, et dans son mémoire il décrit sept espèces dont les caractères distinctifs sont tirés de la forme et de la grosseur des cellules. Malheureusement les observations de Reess ne se rapportent pas à des cultures pures, et comme la forme et la grosseur des cellules varient dans une certaine mesure suivant les milieux de culture et les conditions extérieures , ses déterminations spécifiques sont restées incertaines.

Il y a cependant un intérêt capital à ce que les espèces du genre Saccharomyces soient nettement délimitées, aussi bien au point de vue pratique qu'au point de vue physiologique. Pour les praticiens il est très important de savoir si on peut soumettre à une culture méthodique les différentes espèces doixt on affirme l'existence et chercher à leur faire donner des produits autres et meilleurs que ceux qu'elles donnent actuellement, ou si les levûres spontanées sont une cause de trouble dans les fermentations industrielles. La solution du problème n'offre pas moins d'intérêt pour les physiologistes qui doivent expérimenter sur des espèces bien déterminées, s'ils veulent que leurs travaux aient une valeur indiscutable.

Y a-t-il même des espèces de levûre? La question a été posée et résolue dans des sens divers. On a prétendu qu'une levûre pouvait dégénérer, donner naissance à des variétés nouvelles suivant les milieux de culture. Mais, il faut l'avouer, toutes les observations

sur lesquelles on s'est appuyé pour affirmer telle ou telle opinion sont sans valeur, car elles n'ont pas eu pour point de départ une culture pure, c^est-à-dire une culture dans laquelle il n'y avait réellement à l'origine qu'une seule espèce.

Dans l'ignorance où l'on est si les levures commerciales sont des mélanges d'espèces diverses ou non, il n'y avait qu'une seule manière d'arriver à la culture pure d'une espèce: obtenir des cultures à l'aide d'une seul© cellule comme point de départ. C'est ce qu'a fait Hansen (7). Son procédé paraît très simple en théorie. Diaprés le savant danois, on introduit dans un ballon Pasteur renfermant de reau stérilisée une petite portion de la levure dont on désire obtenir une culture à l'état de pureté. On secoue le ballon pour répartir uniformément les cellules dans le liquide et à l'aide d'un compte-globules on compte le nombre de cellules contenues dans 1 cent. c. La connaissance de ce nombre permet alors d'étendre une portion du liquide secoué de telle sorte que 1 c. c. du mélange définitif contienne, par exemple, 0, 5 de cellule. Si, par conséquent, prenant une série de ballons renfermant un liquide nourricier stérilisé, on ajoute dans chacun de ces ballons 1 c. c. du mélange, il n'y en aura que la moitié qui recevront chacun une cellule. Assurément, il arrivera que plusieurs ballons recevront plusieurs cellules ; car la répartition égale des cellules est difficile à obtenir. Mais la règle suivante permet de savoir dans quel cas l'ensemencement a été fait à l'aide d'une seule cellule : dans les ballons qui ont reçu plusieurs cellules, on voit apparaître dans le liquide nourricier, plusieurs taches de levûre correspondant chacune au développement de l'une de ces cellules qui est un centre de végétation ; dans ceux au contraire qui n'ont reçu qu'une cellule, il ne se produit à l'origine qu'une seule tache. On ne continue l'observation que sur ces derniers.

A l'aide de ce procédé, Hansen a donc pu isoler des espèces de levures. Il s'est attaché ensuite à chercher des caractères distinctifs de ces espèces plus nets que ceux qui avaient servi à Reess, pour sa description des différentes levures.

En premier lieu, il a étudié la formation des ascospores et s'est servi pour cela d'une méthode imaginée par Engel (8). Voici en quoi elle consiste : les cellules de levûre sont semées sur la surface unie d'un bloc de plâtre stérilisé, qu'on place ensuite dans un petit cristallisoir renfermant de l'eau, afin que cette surface soit mainte-

— Tenue humide ; après quoi on recouvre le vase avec une plaque de verre ou autrement. Les cristallisoirs sont portés ensuite dans une etuve chauftee à une température convenable. Il a été reconnu que les spores se développent de préférence en l'absence d'aliments • c est pour cela que les blocs de plâtre donnent de meilleurs résultats que les tranches de carottes.

Hansen a constaté ainsi que les levures industrielles aussi bien que les levures sauvages peuvent fournir des ascospores. Leur forme ne varie pas beaucoup d'une espèce à l'autre ; mais leur formation a lieu dans des limites de température qui diffèrent suivant les espèces. Nous nous servirons de ce caractère dans la courte description que nous donnerons des différentes espèces de levûres.

^Hansen a également étudié une propriété des levûres dont nous n'avons pas encore parlé et sur laquelle Pasteur a insisté le premier (9) : celle de former des voiles à la surface des liquides fermentés.

Lorsqu'on abandonne à lui-même un ballon renfermant un moût dont la fermentation est terminée^ les cellules de levûre au lieu de rester inertes au fond du vase se.remettent à bourgeonner et viennent former à la surface une sorte' de voile mycodermique ou une couronne contre les parois du ballon au niveau du liquide. Vient-on à semer une trace de la nouvelle production dans un moût sucré, elle y provoque la fermentation après avoir bourgeonné comme la levûre ordinaire. Cette production n'est donc rien d'autre que la levûre ; mais c'est de la levûre qui végète autrement que celle qui lui adonné naissance, puisqu'elle absorbe l'oxygène de l'air et dégage de Pacide carbonique dont elle tire les éléments des matières hydrocarbonées renfermées encore dans la liqueur, tandis que l'autre transformait le sucre en alcool et en acide carbonique. En raison de ces faits. Pasteur admet qu'une levûre peut se présenter sous deux états : elle Q^ianaérohie durant la fermentation c'est-à-dire qu'elle vit sans air ; elle devient aérobie après la fermentation, elle monte à la surface au contact de l'air et végète à la manière des moisissures.

Toutes les levûres peuvent vivre sous ces deux états. Au reste, il est bon de remarquer que cette propriété de former des voiles ne leur est pas particulière ; on la rencontre encore chez d'autres organismes voisins des levûres et aussi chez les bactéries dont nous nous occupons plus loin.

D'après Hansen (10). l'une des conditions pour que le développement des voiles soit bien marqué, c'est que la levùre sur laquelle on opère ait largement accès à l'air atmosphérique. Le même observateur a constaté que la formation des voiles a lieu entre des limites de température différentes suivant les espèces considérées. Ce fait peut donc encore entrer en ligne de compte pour la distinction des espèces.

En résumé les travaux du savant danois ont ouvert des horizons nouveaux sur cette question de la délimitation des espèces chez les Saccharomyces. 11 ne faudrait pourtant pas croire qu'ils l'ont simplifiée. Ils l'ont au contraire rendue plus complexe. C'est ainsi qu'il a isolé dans la levûre basse des brasseries (Voir plus loin pour la définition des termes : levure basse, et levûre haute)

10 espèces de Saccharomyces (11). Marx est allé plus loin encore et dans un travail récent, effectué d'après les procédés de Hansen,

11 signale 58 espèces de levures de vin (12).

Dans ces conditions, doit-on réellement considérer les levûres ainsi isolées comme des espèces au vrai sens du mot. Ne sont-ce pas plutôt des races ainsi que nous en connaissons parmi les animaux domestiques ? « Une levûre, a dit Pasteur, (9, p. 193) est une réunion de cellules qui ne sauraient être individuellement identiques. Chacune de ces cellules a des propriétés d'espèce ou de race qu'elle partage avec les cellules voisines, et, en outre, des caractères propres qui la distinguent et qu'elle est susceptible de transmettre dans des générations successives. Si donc on parvenait à isoler dans une levûre déterminée les diverses cellules qui la composent et qu'on pût cultiver à part chacune d'entre elles, on obtiendrait un nombre égal de levûres qui, vraisemblablement seraient distinctes les unes des autres, parce qu'elles participeraient chacune des propriétés individuelles de leur cellule d'origine >. Hansen qui fait des cultures en partant d'une seule cellule, réalise l'expérience dont parle ici Pasteur, et suivant les prévisions de ce dernier savant, il trouve un nombre considérable d'espèces ou plutôt de variétés.

En définitive, on crée des races par ce procédé, comme l'horticulteur, profitant d'un caractère nouveau apparu spontanément sur une plante, crée une nouvelle variété en en cultivant les graines.

Toutefois, hâtons-nous de le dire, les travaux de Hansen peu-

vent rendre de grands services à lïndustrie. Ils laissent prévoir qu on arrivera à verfectionner les levures. En effectuant des séries de cultures dérivant chacune d'une cellule unique, on rencontrera sans doute des levures douées de qualités physiologiques nouvel- Jes et avantageuses, et il n'y aura plus qu'à les multiplier pour les utiliser ensuite dans les fabrications des boissons fermentées (13).

D'après ce que nous venons de dire, il semble que dans une description des levùres, la caractéristique du genre ait, seule, de l'importance. Toutefois, si grand que puisse devenir le nombre des espèces on variétés de ces organismes, il ne me paraît pas douteux que ces espèces viendront se grouper autour de certains types auxquels elles se rattacheront par des caractères communs. Il n'en va pas autrement pour celles de nos plantes cultivées qui ont fourni le plus de variétés.

On peut enfin supposer que les espèces qui ont été décrites antérieurement resteront au nombre de ces types. C'est en raison d« ces considérations que nous nous sommes décidés à donner brièvement une diagnose des principales d'entre ces dernières.

Mais auparavant, il nous faut encore expliquer ce qu'on doit entendre par levure haute et levure basse.

Dans la fabrication industrielle de la bière, on emploie deux sortes de levures. L'une fonctionne à la température ordinaire (16 à 20°) et la fermentation s'achève en deux ou trois jours ; l'autre agit à une température très basse (6 à 8°) et la fermentation est très lente. Celle-là, ensemencée dans un liquide sucré, est soulevée par le gaz carbonique dès qu'i! se dégage et monte à la surface pendant la fermentation. Dans les tonneaux où la bière fermente par l'action de cette levûre, elle sort par la bonde et se déverse en grande partie au dehors. L'autre au contraire n'est pas soulevée par le gaz et reste tout entière au fond du liquide durant la fermentation. La première a été appelée levûre haute et la fermentation est dite par le haut ; la seconde a été désignée sous le nom de levûre basse et la fermentation, est dite jpar le bas. Ces désignations ont été appliquées aux autres levûres suivant l'apparence de la fermentation.

Saccharomyces. Meyen. Champignons simples, sans mycélium^ se multipliant ordinairement par boicrgeonnenient. Les cellules variables en forme et en dimensions suivant les espèces, produi-

sent dans certaines conditions des spores endogènes. Nombre des spores; 1 à 10,1e plus fréquemment 1 à 4. Les spores transportées dans un liquide nutritif grandissent et deviennent des cellules de levures qui se multiplient par bourgeonnement. Les Saccharomyces doivent être rangés dans l'ordre des champignons a§comycètes.

1. Saccharomijces cerevisiœ Meyen. Cellules rondes ou ovales de 8 à 9 f^. dans leur plus grand diamètre. Les cellules bourgeons se détachent rapidement pendant une végétation lente, mais restent réunies enchaînes lorsque la végétation est rapide. Les asques ont de 11 à 14 i^.. et les spores de 4 à 5/^. (D'après Reess).

On fait rentrer dans cette espèce les deux variétés de levùre (haute et basse) employées dans la fabrication de la bière.

Fig. 1. — S. Cerevisise. Fig. 2. — S. Cerevisiœ. Ascospores,

(d'après Hansen). (d'après Hansen).

S. Cer^evisiœ I de Hansen (fig. 1) Levure haute utilisée dans les brasseries anglaises, rapportée par Hansen au type précédent. Développe des ascospores (fig. 2) aux températures comprises entre 11° et 37° C. Grosseur des spores 2, 5 à 6 p. Développe son voile (fig. 3) aux températures comprises entre 1° et 38°, le plus rapidement à 22°.

2. S. ellipsoideus. Reess. Cellules végétatives elliptiques de 0 f^. dans leur plus grand diamètre, se séparant facilement dans une végétation lente ; mais restant unies en flocons ramifiés et courts lorsque la végétation est rapide. Les spores ont de 3 à 3, 5 (x.

Fig. 3. — s. Gercvisifc. Voile, (15 à QoQ) (d'après Hansen).

Levûre spontanée, constitue le ferment spécial du jus de raisin D après Reess.

Fig. 4. — S. ellipsoïdeus.

(d'après Hansen).

Fig. 5. — S. ellipsoïdeus.

Ascopores. (d'après Hansen)

S. ellipsoïdeus I de Hansen (fig. 4). — Levûre habitant la surface des grains de raisins mûrs, rapportée par Hansen au type précédent. Développement des ascospores (fig. 5) aux températures comprises entre 7°, 5 et 31% 5, le plus rapidement à 25°. Grosseur des spores, 2 à 4 pi. — Formation du voile (fig. 6) entre 6° et 34°.