Non celui de la sporulalion. CNole de l'auteur

fiCHUTZENBBROEa, 10

que la vie se manifeste en présence de quantités croissantes

de gaz oxygène libre. »

« Guidé par tous ces faits, j'ai été conduit peu à peu à envisager la fermentation comme une conséquence obligée de la manifestation de la vie, quand la vie s'accomplit en dehors des combustions directes dues au gaz oxygène libre. »

« On peut entrevoir, comme conséquence de cette théorie, que tout être, tout organe, toute cellule qui vit ou qui continue sa vie sans mettre en œuvre l'oxygène de l'air atmosphérique, ou qui le met en œuvre d'une manière insuffisante pour l'ensemble des phénomènes de sa propre nutrition, doit posséder le caractère ferment pour la matière qui lui sert de source de chaleur totale ou complémentaire. Cette matière paraît devoir être forcément oxygénée et carbonée, puisque, comme je le rappelais tout à l'heure, elle sert d'aliment au ferment. Je viens apporter à cette théorie nouvelle que j'ai déjà proposée à diverses reprises quoique timidement, depuis l'année 1861, Tappui de faits nouveaux qui cette fois, je l'espère, entraîneront les convictions. »

Dans \xa liquide sucré, propre à la nourriture des ferments, contenu dans un vase qui permet l'ensemencement ai'tiflciel, en évitant l'ensemencement spontané par les germes aériens, M. Pasteur dépose à la surface une trace de mycoderma vini pur 1. Les jours suivants, la moisissure recouvre peu à peu tout le liquide sous forme d'un voile continu. On constate facilement que le développement du mycoderme, dans ces conditions, donne lieu à une absorption de gaz oxygène atmosphérique, qui est remplacé par un volume à peu près égal d'acide carbonique, et, d'autre part, qu'il ne se forme pas du tout d'alcool.

M. Pasteur ayant fait remarquer lui-même que le mycoderma vini a la propriété, lorsqu'il végèt«î à la surface d'un

1 . Dans ane publication antérieure à ce!le-ci| M. Pasteur avait «nnoncé que la levure inférieure était produite par le mycoderma vini, privé du contact de l'oxygène ; M. Pasteur revient aujourd'hui sur celte opinion qu'il ne considère plus comme entièrement Tondée*

liquide alcoolique, de brûler Tâlcool tout formé en donnant, non de l'acide acétique ou de Taldéhyde, mais de l'eau et de l'acide carbonique, il nous semble, que de l'absence d'alcool constatée dans Texpérience on ne peut pas conclure qu'il ne s'en est pas formé. Celui-ci a pu fort bien subir une combustion complète en même temps qu'il prenait naissance. Le volume de l'acide carbonique dégagé dans l'expérience était à peu près égal au volume de l'oxygène consommé ; or, à moins de supposer que la combustion ne portait que sur des substances hydro-carbonées ou sur du carbone, on ne s'explique pas cette égalité; elle pourrait être due au dégagement d'acide carbonique sous l'influence d'une fermentation alcoolique, dont l'un des éléments caractéristiques (ralcx>ol) serait brûlé, au fur et à mesure de sa production. Quoi qu'il en soit, revenons à l'expérience de M. Pasteur. Répétons celle-ci exactement dans les mômes conditions, avec cette seule différence que, quand le voile sera continu, on agite le vase pour disloquer le voile et le submerger, autant que cela est possible, car les matières grasses dont U est accompagné empêchent qu'il ne soit mouillé en totalité.

Le lendemain, souvent après quelques heures déjà, lorsqu'on opère à la température de 25 à 30 degrés, on voit s'élever sans cesse du fond du vase de petites bulles de gaz qui annoncent que la fermentation du liquide sucré a commencé. Elle continue les jours suivants, quoique toujours faible, et il est facile de constater dans le liqui'îo la présence d*ime quantité sensible d'alcool. Une observation attentive au microscope des cellules ou articles du mycoderme submergé, montre que ces articles ne se reproduisent pas.

Ce dernier fait semble en désaccord avec l'opinion émise maintes fois ailleurs par l'auteur, que la fermentation alcoolique est toujours accompagnée du développement et de la multiplication de la levure et qu'elle est une conséquence du bourgeonnement.

L'expérience dont nous venons de donner les détails, en citant presque textuellement la description de l'auteur, permet de conclure avec certitude que le mycoderma vini peut jouer

148 FERMENTATION ALCOOUQUE

le rôle de ferment alcoolique, lorsqu'il est placé en contact avec un milieu sucré, mais nous ne pouvons admettre les autres conséquences que M. Pasteur cherche à en tirer, comme preuves de la théorie citée plus haut.

Nous dii'ons la môme chose des expériences sur les fruits placés immédiatement, comme Ta fait M. Pasteur, dans ime atmosphère d'acide carbonique, ou celles de M. Lechartierdans lesquelles cette condition se trouve rapidement remplie par l'absorption de l'oxygène de l'atmosphère ambiante.

Elles prouvent péremptoirement que les cellules végétales peuvent produire de l'alcool et de l'acide carbonique aux dépens du sucre, et agir connue la levure de bière, quoique moins énergiquement ; mais rien dans la description donnée par M. Pasteur et par M. Lechartier de leurs essais ne peut entraîner, pour le lecteur, la conviction que cette production d'alcool, cette fermentation cellulaire ne commence qu'à partir du moment où la cellule est entièrement ou partiellement privée du contact de l'oxygène.

En admettant même, ce qu'ils ne disent pas, que les auteurs cités aient directement constaté Tabsence d'alcool dans le fruit tant qu'il n'a pas été privé de l'influence de l'oxygène, il me reste toujours cette arrière-pensée que l'alcool formé a pu être brûlé et disparaître soiis forme d'eaa et d'acide carbonique- Du reste la levure de bière, la cellule du saccharomyces cerevisiœ nous offre l'exemple le plus frappant, le plus incontesté, d'ime cellule qui provoque la fermentation alcoolique, môme en présence de l'oxygène libre, dissous dans le milieu; et maintenant qu'elle est détrônée comme facteur unique de la fermentation alcoolique, je ne vois pas pourquoi on voudrait lui conserver un caractère aussi exceptionnel, d'être seule à la provoquer en présence de l'oxygène. Quant à ce dernier fait,, nous n'avons, pour en prouver la réalité, qu'à citer M. Pasteur lui-môme. (Bullet. soc. chimique, 1861, p. 621). « La levure toute formée peut bourgeonner et se développer dans im liquide sucré et albumineux en l'absence complète d'oxygène ou d*air. Il se forme peu de levure dans ce cas, et il disparaît compara^

tivement une grande quantité de sucre, 60 ou 80 parties pour une de levure formée. La fermentation est très-lente dans ces conditions. Si Texpérience est faite au contact de Fair et sur une grande surface, la fermentation est rapide. Pour la môme quantité de sucre disparu, il se fait beaucoup plus de levure. Celle-ci se développe énergiquement, mais son caractère de ferment tend à disparaître dans ces conditions. On trouve, en effet, que pour 1 partie de levure formée, il n'y aura que 4 à 10 parties de sucre transformé. Le rôle de ferment de cette levure subsiste néanmoins et se montre môme fort exalté si l'on vient à la faire agir sur le sucre en dehors de l'influence du gaz oxygène libre. »

M. Pasteur explique le fait d'une activité tumultueuse à l'origine des fermentations par l'influence de l'oxygène de l'air qui est en dissolution dans les liquides, quand l'action commence.

Il semble qu'il y a contradiction entre les conclusions et les faits. D'une part, on constate que les fermentations en présence de l'oxygène libre sont très-rapides, tumultueuses; d'autre part, on conclut que la levure perd son caractère ferment en présence de l'oxygène. En réalité la contradiction disparaît si nous mesurons avec M. Pasteur le pouvoir du ferment, non par la quantité de sucre décomposé par l'unité de poids de levure, dans l'unité de temps, ce qui nous conduirait à des conséquences inverses de celles de ce savant, mais par le rapport entre le poids de sucre décomposé et le poids de levure formée par bourgeonnement. Pour M. Pasteur, la fermentation est une conséquence du bourgeonnement et l'un des phénomènes peut mesurer l'autre.

Ainsi, en constatant que dans la fermentation sans oxygène le rapport entre le sucre décomposé et la levure formée est de 60 ou 80 à 1, tandis que dans la fermentation en présence de l'oxygène, il n'est que de 4 ou 10 à 1 , M. Pasteur se croit en droit de conclure, bien que dans ce dernier cas la fermentation soit plus active, que le caractère ferment de la levure a été abaissé.

Nous remarquerons d'abord que pour mesurer l'énergie du ferment M. Pasteur se sert ici d*une hypothèse qui peut être discutée.

N'est-il pas plus naturel de mesurer Ténergie d'un ferment par Teffet qu'il produit et, dans le cas actuel, par la quantité de sucre décomposée dans l'unité de temps et par l'unité de poids ?

Ce qui ressort clairement des faits intéressants observés par M. Pasteur, c'est que la levure peut se multiplier dans un milieu sucré albumincux convenable avec ou sans la présence de l'oxygène libre ; la multiplication est favorisée dans une forte proportion par l'oxygcne, ce qui explique pourquoi le rapport entre le sucre dédoublé et la' levure formée passe de 80 : 1 à 4 : 1, mais en même temps l'activité du ferment est notablement accrue, les fermentations sont rapides et tumultueuses.

L'expérience suivante est, du reste, contraire à mon avis à la théorie de M. Pasteur. J'ai étudié avec soin, au moyen d'un procédé de dosage rapide et exact de l'oxygène dissous, décrit ailleurs, les phénomènes respiratoires de la levure. J'ai pu constater ainsi que dans un milieu liquide tenant de l'oxygène en dissolution, la quantité d'oxygène absorbée par 1 gramme de levure, dans l'unité de temps, et à la même température, était constante, que le liquide soit saturé d'oxygène, sursaturé, ou contienne une dose d'oxygène plus faible que celle exigée par la saturation. Ainsi en délayant 1 à 2 grammes de levure dans un litre d'eau aérée, on n'observe im abaissement sensible dans la puissance respiratoire que lorsque la dose d'oxygène descend au-dessous de celle de 1 «« par litre. D'un autre côté ces phénomènes respiratoires suivent les mêmes lois dans un milieu sucré et oxygéné renfermant des matières albuminoïdes nutritives, mais l'intensité respii^atoire s'élève; c'est-à-dire que la dose d'oxygène absorbée dans l'unité de temps par l'unité de poids est plus considérable, à la même température, que dans l'eau pure. Enfin j'ai dosé l'alcool produit dans un temps donné, dans deux fermentations placées identiquement dans les mômes conditions et offrant cette seule différence, que dans l'une on maintenait constamment de

l'oxygène dissous. La proportion d'alcool a été trouvée, dans ce cas, sensiblement supérieure, ce qui est conforme aux expériences de Pasteur ; pendant toute la durée de la fermentation, on a pu constater une absorption rapide de l'oxygène, dont l'intensité répondait aux résultats généraux obtenus dans mainte expérience.

Si, comme le veut M. Pasteur, la décomposition du sucre était la conséquence d'une respiration des cellules de levure aux dépens de l'oxygène combiné, suppléant l'oxygène libre, il semble évident que la fermentation ne devrait pas avoir lieu, ou tout au moins devrait être singulièrement ralentie, en présence de l'oxygène ; or, c'est l'inverse qui est vrai. Le pouvoir respiratoire de la levure est indépendant de la dose d'oxygène contenue dans le milieu où elle vit ; elle ne varie qu'avec la température et les conditions plus ou moins favorables de nutrition, ainsi qu'avec l'état de santé plus ou moins parfait de la cellule. La levure placée dans un milieu sucré et oxygéné respire aussi activement et même plus activement que dans l'eau pure, elle satisfait donc pleinement son pouvoir respiratoire aux dépens de l'oxygène libre et cependant elle provoque la fermentation du sucre aussi et même plus activement que dans un milieu non oxygéné. La conclusion de ceci est facile à tirer : le pouvoir respiratoire et le pouvoir comme ferment sont deux qualités inhérentes à la cellule de saccharomyces, mais indépendants l'un de l'autre, en ce sens que l'un des phénomènes n'est pas la conséquence de l'autre. L'énergie de ces deux pouvoirs dépend des conditions plus ou moins favorables à la nutrition et au développement de la levure ; il n'est donc pas étonnant de les voir s'accroître ou s'affaiblir parallèlement. En d'autres mots, ce ne sont pas, comme le voudrait M. Pasteur, les deux tenues variables d'une somme constante, dont l'un est nul quand l'autre a atteint sa valeur maximum ; au contraire, tous les faits tendent à établir que ces deux valeurs s'affaiblissent, s'annulent ou atteignent leur plus grande valeur en même temps, sous l'influence des mêmes causes. En affaiblissant la vitalité de la levure, on diminue à la fois sa

puissance respiratoire et sa puissance comme ferment; en plaçant au contraire la levure dans les meilleures conditions physiques et chimiques de nutrition , on voit les deux facteurs croître parallèlement et atteindre ensemble leur maximum. Hâtons-nous cependant d'ajouter que les deux phénomènes sont forcément en dépendance Fun vis-à-vis de Tautre et nous ne pourrions le nier sans être en contradiction avec ce que nous venons de dire. En effet, le sucre est un aliment nécessaire au développement des cellules du saccharomyces, sa présence est donc indispensable à la nutrition de ces cellules. Priver la levure de sucre ou, ce qui revient au môme, la mettre dans Timpossibilité d'agir comme ferment, c'est diminuer sa vitalité, la placer dans im état comparable à l'inanition ; aussi n'est-il pas étonnant de voir diminuer sa puissance respiratoire, toutes choses égales d'ailleurs. Réciproquement, empêcher la levure de i-espirer l'oxygène libre, c'est la priver do l'une de ses fonctions les plus importantes, c'est encore la mettre dans des conditions pathologiques ; et son activité comme ferment en sera atteinte comme le constate M. Pasteur lui-môme.

Les expériences suivantes viennent toutes à l'appui de cette manière de voir. On sait par les •travaux de M. Béchamp que la levure de bière placée dans les conditions d'inanition, c'està-dire conservée sans le contact d'un liquide sucré, subit une modification profonde, qui n'a aucun rapport avec la putréfaction. Elle se ramollit et convertit son protoplasma et une partie de son contenu en principes solubles, parmi lesquels M. Béchamp signale de la leucine et de la tyrosine, une matière albumineuse soluble coagulable par la chaleur, un ferment inversif, une substance gonmieuse, des phosphates et de l'acide acétique ; ces phénomènes sont en outre accompagnés d'une production d'alcool et d'acide carbonique, ainsi que d'un dégagement d'azote pur. J'ai moi-même examiné de près cette singulière réaction, et j'ai pu démontrer, dans l'extrait de levure ramollie, la présence de la xanthine, de l'hypoxauthine, de la camine, de la guanine.

A la suite de ces premières recherches j'ai cru intéressant

d'étudier les modifications qu'éprouvait la levure ainsi altérée au point de vue de ses fonctions respiratoires. Je me suis servi, à cet effet, des méthodes décrites ailleurs à propos de l'étude de l'intensité respiratoire de la levure. Un poids connu de levure est délayé dans un volume déterminé d'eau aérée , dont on connaît le degré oxymétrique initial ; ce degré est mesuré après 1/4 d'heure ou une demi-heure de respiration. Voici les faits çue j'ai observés :

400 grammes de levure fraîchç renfermant 28 gr. 94 pour 100 -de matériaux solides fixes, ont été délayés dans de l'eau distillée, de manière à former 2 litres. Cette bouillie homogène a été partagée en 10 parties égales introduites dans des flacons à peu près remplis. Ces flacons ont été abandonnés à eux-mêmes à l'étuve à 20 degrés centigrades.

Je n'ai pas cru devoir employer dans ces expériences l'èau créosotée recommandée par M. Béchamp et dont j'ignorais l'influence daiis les titrages oxymétriques ou sur le pouvoir respiratoire. Je courais ainsi le risque de voir apparaître quelques productions végétales étrangères à la levure, mais dont la faible proportion, par rapport à la levure , ne pouvait pas entacher les résultats d'une grande erreur.

Au bout de trois jours d'inanition, le premier et le second flacons ont été vidés sur un filtre taré d'avance ; le résidu sur le filtre a été dans ce cas bien lavé à l'eau à 30*»^ jusqu'à épuisement, puis séché et pesé. Déduction faite du poids du filtre, on a trouvé pour les 40 gr. de levure primitive 5 gr. 37, soit 13, 40 p. 100 de matière solide fixe. Le contenu du second flacon a été bouilli avec de Teau avant filtration; le résidu fixe trouvé était de 5 gr. 73, soit 14, 0/0.

Après une digestion de cinq jours, suivie d'une ébullition, le 3* flacon adonné un résiduûxe sec de 4 gr. 16 ou de 10, 4 p. 100.

Après un temps plus long, la diminution de poids des mat6« riaux solides non solubles de la levure s'afiTaiblit de plus en plus et devient insensible. La levure fraîche, lavée à l'eau tiède, perd environ 9 '% 5 0/0 de matériaux solubles. Ainsi en cinq Jours la levure maintenue en inanition transforme en produits

solubles, 18, 5 — 9,5 ou 9,5 «» de matériaux insolubles et qui résistent au lavage immédiat.

Arrivée à cette limite, et bien lavée à l'eau tiède jusqu'à épuisement, la levure se montre presque complètement inerte vis-à-vis de l'oxygène. Ainsi la levure fraîche respirait à 20 degrés centigrades, par gramme et par heure, 1 ««,4, tandis qu'après épuisement l'absorption d'oxygène dans les mêmes conditions ne s élevait plus qu'à «^,23. La levure digérée à jeun pendant 48 heures et bien lavée, étant placée dans un milieu sucré pur, n'y provoque plus qu'une fermentation trèslente, à peine sensible, comme l'a déjà observé M. Béchamp.

Ainsi la digestion à jeun, suffisamment prolongée, et suivie d'un lavage complet, nous fournit un moyen très-simple d'enrayer à peu près en entier, et simultanément, les deux manifestations biologiques les plus caractéristiques de la cellule de levure. Cependant sa vitalité n'est pas détruite, si toutefois l'expérience n'a pas été poussée trop loin.

A l'eau aérée, contenant la levure digérée et lavée, qui n'agit plus sur l'oxygène que d'une manière presque insensible, ajoutons de l'eau de lavage de levure digérée, et nous verrons le phénomène respiratoire, d'abord très-faible, s'accentuer de plus en plus, et reprendre une activité égale et même supérieure à celle de la levure fraîche simplement délayée dans l'eau pure. La levure fraîche elle-même respire plus énergiquement, si au lieu d'eau aérée pure, on emploie de l'eau aérée contenant des produits solubles, provenant de la digestion de la levure.

D'un autre coté, si au mélange de levure digérée lavée et d'eau sucrée , mélange qui ne révèle qu'une fermentation insensible, nous apportons les produits solubles de la levitre, nous voyons en très-peu de temps la décomposition du sucre s'accuser par un dégagement de plus en plus abondant d'acide carbonique.

Il résulte de l'ensemble de tous les faits signalés dans ce chapitre qu'il n'est plus possible d'envisager la fermentation alcoolique comme le résultat unique de l'intervention biolo-

gique d'un être vivant, spécial, caractérisé par sa forme et les conditions de son développement, qui seul aurait le pouvoir de dédoubler tel ou tel composé organique, suivant telle ou telle direction.

Les fermentations nous apparaissent de plus en plus comme des cas particuliers de Tactivité chimique des cellules vivantes, et les idées placées en tête de cet ouvrage sur les fermentations trouvent dans les faits nouveaux étudiés dans ce chapitre, une confirmation complète.

M. A. Fitz (Soc. ch. de Berlin, janvier et février 1873) a publié un mémoire étendu sur la fermentation alcoolique pro» duite par le mucor racemosus.

Le rapport de Talcool à Tadde carbonique a été trouvé/

comme moyenne de plusieurs déterminations, égal à .^^ .

tandis que dans la fermentation alcoolique par la levure de

bière, il est de qg^

L'alcool distillé contient im peu d'aldéhyde; le résidu renferme de l'acide succinique; quant à la glycérine, sa présence est douteuse. La dextrine, Tinuline, le sucre de lait, ne fermentent pas alcooHquement en présence du mucor racemosus.

Avec le sucre Interverti, la fermentation provoquée par le mucor racemosus s'arrête après un temps assez court, de sorte que la moitié du sucre reste intacte, si le liquide contenait au début 15 0/0 de sucre.

La cause de cet arrêt rapide dans la fermentation n*est autre que la sensibilité de cette levure vis-à-vis de l'alcool. M. Fitz a démontré en effet que la fermentation cesse lorsque la teneur en alcool du liquide atteint 3 1/2 à 4 0/0 en poids.

Sous tous les autres rapports le mucor racemosus se comporte comme la levure ; il intervertit le sucre, assimile l'azote des sels ammoniacaux et se multiplie aux dépens du sucre (1,8 p. 100 du sucre décomposé).

M. Traube (Soc. chim. de Berlin, t. VII, p. 887, 1874) a étudié l'action des milieux privés d'oxygène sur le ferment alcoolique.

Les expériences de ce savant le conduisent aux conclusions suivantes.

La cellule du ferment ne se développe pas en l'absence d'oxygène libre, même dans son milieu le plus favorable, le moût de raisin.

La levure en voie de développement continue à s'accroître dans les milieux appropriés, même en l'absence de toute trace d'oxygène, ainsi que l'a déjà, constaté M. Pasteur. Les assertions contraires de Brefeld sont erronées.

La théorie de M. Pasteur, d'après laquelle la levure, en l'absence de l'air, emprunte au sucre l'oxygène nécessaire à son développement, n'est pas fondée; en effet, ce développement s'arrête longtemps avant que la majeure partie du sucre soit décomposée. C'est aux matières albmninoïdes que la levure emprunte cet oxygène en l'absence de l'air (?).

La levure détermine la fermentation alcoolique d'une solution de sucre pur, en l'absence de toute trace d'oxygène, mais sans se développer. Ceci est contraire à l'affirmation de M. Pasteur, que la fermentation est liée à l'organisation de la levure et un phénomène corrélatif de Tactivité vitale des cellules.