I.XTRODUCTIOiX

Etant donné le cadre restreint d’un ouvrage du genre de celui-ci, il est impossible de faire un exposé historique et détaillé des connaissances des temps passés. On ne pourra traiter que de ce qui est absolument indispensable pour l’intelligence exacte de l’état actuel du sujet. Comme les travaux des dix dernières années avalent pour origine, d’une manière plus ou moins directe, des questions pratiques, les résultats obtenus sont tout naturellement appelés à être introduits dans la pratique et à y être utilisés. Ceci ne peut, il est évident, se réaliser que si lea points de vm essentiels des travaux scientiliques ont été bien compris. Le but de l’exposé suivant est d’en faciliter l’intelligence.

Le terme « ferments alcooliques » employé dans son sens général est très collectif. Les moisissures ainsi que les bactéries et les champignons bourgeonnants peuvent occasionner une fermentation alcoolique. Nous ne nous occuperons ici que de ces derniers. Parmi les chainpiqnons bourgeonnants , il existe plusieurs espèces qui peucent se présenter accompagnées d’un mycélium, tandis qu’une telle forme de développement est dans la règle inconnue pour les autres espèces. Dans cette dernière catégorie de champignons bourgeonnants, on distingue de nouveau,

130 LES MICROOUGANISMES DE LA EEUMENTATIOX.

SOUS le nom de Saccharomyces, un fp-oupe spécial ponçant former des spores endopénes.

Déjà en 1839, Schwann observa qu’à l’intérieur de certaines cellules de levure se formaient de nouvelles cellules qui devenaient libres par suite de la rupture de la membrane de la cellule-mère. C’est J. de Seynes, qui le premier donna, en 1868, une description e.xacte des spores dans les cellules de levure. Peu après, en 1870, Reess constata cette môme formation chez plusieurs espèces, et annonça que la germination de ces cellules avait lieu par bourgeonnement. Autant que les très imparfaites méthodes d’investigation de l’époque le permettaient, on admit comme probal)le l’existence d’un groüpe indépendant de ces champignons bourgeonnants. Reess désigna ce groupe par le nom générique de Saccharomyces. (Il comprit dans ce genre, et cela avec bien moins de conséquence, des espèces ne formant pas de spores, et il fut suivi sur cette voie par de Bary, qui écrivit une « Morphologie et biologie comparée des champignojis », 1884. Reess renversa ainsi lui-mème immédiatement la classification systématique qu’il venait d’entreprendre). Les conditions dans lesquelles de tels organes de reproduction apparaissaient dans les cellules, n’étaient cependant pas connues ; les expériences s’exécutaient au hasard, sans méthode déterminée. Dans l’ouvrage mentionné, Reess indiqua un système de classification des Saccharomyces, qui ne se base que sur les dimensions et sur les formes des cellules. Une telle classification en espèces, ne reposant que sur des caractères microscopiques, a été reconnue sans valeur aucune; il est donc impossible de distinguer les espèces par les caractères qu’indique Reess. Ses travaux ne purent par conséquent obtenir une valeur vraiment pratique. Comme les conditions essentielles pour la production de la sporulation lui restèrent autant inconnues qu’à son successeur Engel, et (|ue cela dépen-

LES FERMENTS ALCOOLIQUES

dait du hasard, si l’on obtenait ou non des cellules en sporulation dans une culture de Saccharomijces, on comprendra facilement pourquoi, dans les années suivantes, l’existence des spores fut mise en doute, et pourquoi on arriva à discuter la question de savoir si les races employées dans la pratique avaient ou non perdu leur propriété de former des spores intérieures. Brefeld crut enlin pouvoir airirmer que cette propriété faisait entièrement défaut dans la levure de culture. On ne sortit de cette confusion que lorsque Hansen eut trouvé les lois de la sporulaiion et qu’il eut basé sur elles une méthode.

Les « Études sur la bière » de Pasteur parurent en 1876. Ce livre a, sous plusieurs rapports, enrichi nos connaissances des phénomènes se rattachant à la fermentation. L’opinion déjà fortement soutenue par lui dans ses écrits précédents, savoir, que toute fermentation et toute pourriture était suscitée par des microorganismes, forme le contenu principal de son ouvrage. C’est avec raison qu’on associa le nom de Pasteur à cette doctrine importante, car c’est principalement par ses recherches que cette doctrine fut fondée et rendue appréciable. Nous pouvons suivre les traces des idées qui y conduisirent, en remontant bien des années. Déjà du temps de Linné, plusieurs savants, parmi lesquels Linné lui-même, étaient d’avis que tout procès de fermentation ou de putréfaction était causé par des organismes microscopiques ; mais ce n’est que plus tard qu’on put en fournir les preuves. Ainsi qu’il a été dit plus haut, Cagniard-Latour démontra, en 1836, que les levures de bière et de vin se composaient de cellules se reproduisant par bourgeonnement, et queces cellules provoquaient la fermentation alcoolique. Peu après, Schwann arriva au même résultat. Déjà en 1838, l'idée fut exprimée que les dillérentes fermentations étaient provoquées par dillérents microorganismes. Turpin

132 LES MICROORGANISMES DE LA FEDMENTATION.

prononça, à celte époque, la proposition suivante : « Point de décomposition de sucre, point de fermentation sans l’acte physiologique d’une végétation. » Je renvoie d’ailleurs à l’exposé de ce principe qui a été fait précédemment (page 13) et qui se rattache, dans le développement historique, exactement à la théorie de la génération spontanée.

Des découvertes importantes ne sont jamais l’œuvre d’un seul homme, elles sont bien plutôt le résultat des travaux de plusieurs chercheurs ; or, il est en général beaucoup plus facile d’exprimer l’idée d’une vérité quelconque que d’en fournir les preuves sullisantes. Quoique les principes fussent déjà connus, lorsque Pasteur commença ces recherches en 1837, plusieurs points essentiels faisaient encore défaut ; cela se voit surtout dans le fait que Liehig put encore citer les expériences de Stahl, pour expliquer les phénomènes de la fermentation par des transformations purement chimiques. La victoire que Pasteur remporta dans cette controverse, a été le fondement de sa célébrité.

Dans les « Études sur la bière », il est clairement et incontestablement démontré quelle jouissance les êtres microscopiques possèdent, et Pasteur fait ressortir que les bactéries peuvent exercer une inlluence décisive sur la marche de la fermentation alcoolique et sur le caractère de la bière. Les levures y sont également traitées. Pour quelques espèces de ce groupe, qui ne sont décrites qu’avec moins de détails, il est indiqué, comme cela a déjà été fait par Bail et par quelques autres zymotechniciens, qu’elles peuvent agir dilïéremment sur la nature du produit de la fermentation. Ce que Pasteur mentionne ici n’est cependant que la répétition des opinions peu claires de ses devanciers, et ses indications divergent en deux sens opposés. Cela apparaît clairement, par exemple, dans ses observations sur la levure dite caséeuse et sur la levure

LES l'ERMENTS ALCOOLIQUES

aérobie. Peut-être est-il question ici d’espèces de levures distinctes, particulières, mais peut-être aussi seulement de formes modifiées par un certain traitement de la levure ordinaii’e de brasserie. Il ne faut cependant pas oublier qu’il établit son point de vue avec une précision parfaite, et qu’il indique lui-même quelle était la raison pour laquelle la question ne pouvait être élucidée. Cette raison est, qu’à cette époque, il n’était pas possible de savoir si la lenure avec laquelle on opérait se composail, dés l’origine, d’une ou bien de plusieurs espèces; on n’avait pas enore découvert à cette époque de méthode exacte pour la cidture pure des espèces de levure, comme il a été dit déjà précédemment (page 27 et les suivantes). On ne trouve donc pas dans cet ouvrage une orientation exacte dans ce monde des microorganismes ; aucun passage de l’exposé de Pasteur ne nous indique, pour les levures, des caractères ieàs que l’on puisse baser sur eux une analyse. Pasteur considère tous les champignons bourgeonnants qui possèdentquelque peu la faculté de provoquer une fermentation alcoolique, comme des Saccharomyces ; on ne sait jamais au juste s’il s’agit de véritables Saccharomyces ou d’autres champignons bourgeonnants. Ces levures qui, d’après notre système actuel de classification, se rangent dans des subdivisions très différentes, y sont désignées comme des phases de développement des moisissures semblables au Dematium, sans qu’il y ait des preuves à l’appui. Pasteur ne nous dit pas s’il existe ou non plusieurs variétés de ces champignons bourgeonnants {Saccharomyces, Tonda, Dematium, etc). Sa manière de résoudre les problèmes de botanique que nous venons d’indiquer, doit en somme être considérée comme erronée dans ses points essentiels.

Comme il ressort des explications précédentes, la cause qui empêcha cet ouvrage d’introduire dans la brasserie la réforme annoncée dans la préface, gît avant tout dans l’impossibilité où se trouvait alors la science, d’apporter

LES MICROOIIGANLSMES DE 1>A EEKMENTATION.

fie la clarté dans les rapports des diiïérents ferments alcooliques entre eux pendant le procès de la fermentation. Pasteur np pouvait donc, sur ce point, dépasser les suppositions indéterminées et les opinions contradictoires de ses devanciers. Si dans l’ouvrage mentionné, il donne (page 4-7) un aperçu des microorganismes qui occasionnent des maladies dans la bière, il n’est question, conformément à ce qui a été dit, que de bactéries, et celte opinion est encore partagée, en 1883, par M. Duclaux ainsi que par tous les auteurs français, anglais et allemands. Se basant sur ces études. Pasteur recommande aux brasseurs de recourir à la purilication de la levure pour la débarrasser des bactéries, par exemple en la cultivant dans une solution de sucre avec de l’acide tartrique, ou dans du moût avec un peu d’acide pbénique (voir plus bas).

Contrairement à ces opinions, Hansen fit connaître en 1883, sa théorie que quelques-unes des maladies les plus dangereuses et les plus fréquentes de la bière de fermentation basse provenaient, non pas de bactéries, mai^ de certaines espèces de Saccharomyces, et f[ue chacun des noms employés par Reess ; Saccharomyces cerevisiæ, Saccharomyces pastorianus, Saccharomyces elli'psoïdeus, désignaient non-seulement une, mais plusieurs espèces et races distinctes. Hansen démontra que les espèces que l’on avait comprises à tort sous le nom systématique de Saccharomyces cerevisiæ, donnaient lieu, dans les brasseries, à des produits de natures dilïérentes. C’est sur cette base que Hansen établit son système, d’après lequel on emploie un levain qui ne se compose que d’une seule espèce.

Après quelque opposition, ce système fut reconnu bon et introduit dans la pratique industrielle de tous les pays où l’on fabrique de la bière. Dernièrement, cependant, M. Velten, à Marseille, collaborateur de Pasteur, a attaqué ce système en prétendant que c’était précisément un défaut

LES FERMENTS ALCOOLIQUES

de la levure de Hansen, qu’elle ne se compose que d’une seule espèce ou race; tandis qu’il fait ressortir comme un avantage de la levure de Pasteur, qu’elle se compose, après la purilication décrite ci-dessus, non pas d’une seule, mais de plusieurs races de levures de dilïérente nature. Il considère ce mélange de différentes i-aces comme nécessaire, pour que la bière puisse conserver le goût et le bouquet désirables. Il ressort des dernières recherches de Hansen combien cette affirmation est erronée (voir page 30). L’examen expérimental qu’il entreprit montra que le traitement de la masse de levure par l’acide tartrique, d’après la méthode de Pasteur, favorise le développement des levures de maladie à un tel point que celles-ci prennent finalement le dessus sur la levure de culture proprement dite. Aussi Pasteur salua-t-il le système de Hansen comme un progrès réel lorsqu’il écrivit: « M. Hansen a, le premier, bien compris que la levure de bière de consommation devait être pure, non-seulement sous le rapport des microbes, ferments et maladies proprement dites, mais qu’elle devait être privée des cellules de levures sauvages » (’).

Nou-seulement l’ouvrage de Pasteur conserve-t-il toujours son importance pratique à cause de la puissance avec laquelle l’importance des bactéries pour l’industrie des fermentations y est démontrée, mais il offre également un grand intérêt au point de vue scientifique, particulièrement par la nouvelle théorie de la fermentation qui y est développée et qui, avec raison, fit sensation à l’époque.

Contrairement à Brefeld, qui prétendait que la levure ne pouvait pas croître sans oxygène libre, et contrairement à ïraube qui, en convenant bien que la levure pou-

(I) liulletin de la Société d’Encouragenient pour Plndustrie. nationale, janvier 1X87, p. Vô.

130 LES MICKOOUGA.NISMES DE LA KEKMENTATlü.N

vait se développer sans oxygène libre, soutenait que dans ce cas elle absorbait les albuminoïdes dissous dans le liquide, pour former des cellules. Pasteur établit que les organismes de la fermentation forment une colonie d’êtres vivants dont les fonctions fermentatives sont précisément (( une conséquence nécessaire de la vie sans air, de la vie sans oxygène libre ». En outre il établit qu’une fermentation semblable peut se produire aussi dans des solutions sucrées pures. 11 maintient que la cause pour laquelle Brefeld ne put parvenir à développer delà levure dans la chambre humide dans une atmosphère d’acide carbonique, était qu’il opérait avec de vieilles cellules de levure, tandis que l’accroissement de la levure sans oxygène libre n’est possible que lorsque les cellules sont très jeunes. La i^etite quantité d’oxygène libre qui se trouve dans les liquides auxquels la levure est ajoutée « rajeunit les cellules et leur permet de reprendre la faculté de bourgeonner, de poursuivre leur vie et de continuer leur multiplication à l’abri de l’air ».

Pasteur fait donc, comme cela a été dit précédemment, une distinction entre deux espèces d’organismes : les aérobies qui ne peuvent vivre sans le contact de l’air, et les anaérobies qui peuvent se passer d’air ; ces derniers sont, d’après sa manière d’envisager les choses, « des ferments dans le sens propre du mot ».

Il serait faux d’admettre que la présence d’alcool et d’acide carbonique dans les produits d’une fermentation suppose nécessairement l’influence « d’organismes de fermentation alcoolique proprement dits ». Les expériences faites d’abord par Lechartier et Bellamy, et continuées par Pasteur, ont démontré que lorsque des grains de raisin, des oranges ou d’autres fruits, sur lesquels ne se trouvaient pas de cellules de levure, étaient enfermés dans des vases remplis d’acide carbonique, il se produi-

LES FERMENTS ALCOOLIQUES

sait un développement d’acide carbonique et d’alcool. « Le caractère ferment n’est pas une condition de l’existence de la levure. La propriété ferment n’est donc pas inhérente à des cellules d’une nature spéciale. Ce n’est pas une propriété de structure permanente, comme, par exemple, celle d’être acide ou alcalin. C’est une propriété qui dépend de circonstances extérieures et d’un mode de nutrition de l’organisme » (Études sur kl bière, page 238).

« En résumé, la fermentation est un phénomène très généj-al. C’est la rie sans air, c’est la vie sam oxugène libre, ou, plus généralement encore, c’est la conséquence d’un travail chimique accompli au moyen d’une substance fermentescible capable de produire de la chaleur par sa décomposition, travail qui emprunte précisément la chaleur qu’il consomme à une partie de la chaleur que la décomposition de cette substance fermentescible met en liberté. La classe des fermentations proprement dites se trouve restreinte cependant par le petit nombre des substances capables de se décomposer avec production de chaleur et pouvant servir à l’alimentation des êtres inférieurs en dehors de la présence et de l’action de l’air )) (Études sur la bière, page 261). Ceci est dans son essence la célèbre théorie de la fermentation de Pasteur.

La fermentation d’oxydation, par exemple celle de l’acide acétique, qui demande précisément, comme Pasteur l’a observé lui-même, que l’air soit présent en grande quantité, ne serait donc pas considérée par lui comme une fermentation proprement dite. Que Pasteur ne prenne d’ailleurs pas sa définition au pied de la lettre, cela ressort de ce qu’il fait remarquer lui-même que la propriété fermentalive de la levure subsiste également sous l’influence de l’air, quoiqu’à plus faible degré qu’à l’abri de l’oxygène. La justesse de cette assertion dans de certaines

138 LES MICROORGANIS.MES DE LA KERMENTATION.

•conditions, fut en particulier constatée pour la levure basse, par MM. Pederscn (1878) et Hansen (1879), qui trouvèrent que la quantité de substance sèche dans <lu moût de bière transformée en ah.ool, en acide carbonique, etc., par une quantité déterminée de levure, était moins forte lorsque le moût était aéré pendant la fermentation, (jue lorsqu’il ne l’était pas. Un résultat analogue fut obtenu par M. Ed. Buchner (1885), à la ■suite de recherches qu’il lit dans ce sens- là avec des bactéries.

Dans ses recherches, Hansen lit en sorte que les cellules renfermées dans le récipient que l’on aérait, tourbillonnassent sans cesse pour être complètement entourées de l’air, qui avait largement accès. Comme elles provoquèrent néanmoins une fermentation alcoolique prononcée, on put donc en conclure avec certitude tiue celle-ci n’était pas la conséquence nécessaire de la vie sans air.

Dans sa «Théorie de la fermentation » (1879), M. Nageli ■démontra que la pré.sence de l’oxygène était même très favorable à la fermentation alcoolique d’une solution ■sucrée, quand il n’y a pas d’autres substances nutritives à côté du sucre, et que par conséquent la quantité de levure n’augmente pas, ou seulement d’une manière insignifiante. Aussi M. Nageli dit (page 26): « La théorie de Pasteur, suivant laquelle la fermentation se produirait par suite du manque d’oxygène, ce qui forcerait les cellules de levure à emprunter la quantité nécessaire d’oxygène à la substance en fermentation, se trouve réfutée par tous les faits se rapportant à cette ■question ».

Cette manière de voir est également partagée par M. A. J. Brown. Celui-ci exécuta une série d’expériences où la fermentation s’effectuait en présence de grandes quantités ■ d’oxygène, tandis que dans des essais parallèles, ce gaz

LES FEIÎMENTS ALr^üOLIQUES.

se trouvait complètement exclu. Dans les deux séries d’expériences, il employa des quantités identiques de cellules de levure, qui se trouvaient dans des conditions telles qu’il leur était impossible de se multiplier. Toutes les autres conditions étaient égales dans les deux séries. Il en résulta — en opposition à la théorie de Pasteur — que dans le premier cas, les cellules offrirent une plus grande activité fermentative, que lorsque l’oxygène était exclu.

Très récemment, M. Hueppeet ses élèves ont en particulier dirigé leurs attaques contre la théorie de la fermentation de Pasteur, et ils ont fourni des exemples d’organismes-ferments « qui, en présence de l’oxygène de l’air, activent les fermentations spécifiques, et cela le plus souvent même mieux ».

Parmi les nombreux travaux de M. Nageli sur les organismes inférieurs, nous nous bornerons à citer, comme se rattachant à ce qui précède, la théorie « moléculairephysique » de la fermentation qu’il établit, et qui est en réalité une modification de celle de Liebig. Tandis que Pasteur explique la fermentation comme étant le résultat d’une activité se développant à l’intérieur de la cellule.

M. Nageli la définit comme une transmission des états vibratoires des molécules, des groupes d’atomes et des atomes de différentes combinaisons qui constituent le plasma vivant (combinaisons qui n’éprouvent elles-mêmes aucun changement) sur la substance fermentescible, ce qui a pour effet de détruire l’équilibre dans ses molécules et de les décomposer. Dans la fermentation, les vibrations des molécules du plasma sont transmises de cette manière à la substance fermentescible. La cause de la fermentation se trouve dans le plasma vivant, c’est-àdire à l'intérieur de la cellule, mais son action s’étend au-delà de celle-ci. La décomposition du sucre — principalement en alcool et en acide carbonique — s’opère

moins à l’intérieur, maù en plus (jrande partie ù l'extérieur des cellules de lemire. Ainsi cette théorie est coo' traire à celle de Pasteur et se rattache à celles de Stahl et de Liebig (’).

MM. Rayman et Kmis contribuèrent à la biologie des levures par leurs études sur des bières dont la fermentation avait été effectuée pendant plusieurs années avec des cultures absolument pures, préparées d’après la méthode de Hansen. Ils constatèrent comme produit de la fermentation des cultures pures de Saccharomijces obtenu à la température usitée dans les brasseries et dans des conditions pratiques normales, un seul alcool, savoir l’alcool éthylique. Cet alcool reste pendant des années dans la bière, à côté de la levure vivante, quand on conserve le liquide à basse température à l’abri de l’air. Si, par contre, il se développe au contact de l’air un coile de l’espèce de levure employée, il se produit une oxydation active dans laquelle l’alcool est décomposé en acide carbonique et en eau. Dans des fermentations de longue durée, les matières albuminoïdes du liquide nourricier sont hydratées à difïéi’ents degrés par les Saccharomyces, qui peuvent également oxyder les produits de l’albumine en acide formique et en acide valérianique. Les auteurs distinguent deux actes dans les fermentations normales,

(1) Dans les nomhreu.\; traités mycologiciues de Brefcld, les champignons bourgeonnants occupent une place assez remarquable; ainsi ce naturaliste démontra que beaucoup d Ustilaginées, de Rasidiomycètes et d’autres champignons peuvent développer des cellules bourgeonnantes. Des faits semblables avaient d'ailleurs déjà été observés antérieurement par Bail, Ueess, Zopf, et par d’autres chercheurs, et comme il n'a pas été prouvé i)ar Brefeld. si ces formes présentaient la formation des spores endogènes caractéristiques poui' les Saccliai oiuyces, ni si elles pouvaient déployer une activité fermentati\e maïquée, ses assertions peu explicites que ces formes étaient équivalentes aux Saccharomyces perdii-ent leur fondement.

LES FERMENTS ALCOOLIQUES. 141

à savoir un acte de décomposition sur le sucre dans le milieu nourricier et un acte de synthèse de l’azote dans le corps des organismes. La lermentation est considérée comme des hydrations et des déshydrations alternatives.

Dans toute la série des dillérentes théories de la fermentation, le iioint essentiel de toutes les questions qui s’y rattachent, ne se trouve pas du tout touché : d’où vient-il que dans les cellules microscopiques le plasma, qui a le même aspect dans les différentes espèces, provoque néanmoins dans une cellule une fermentation acétique, dans une autre une fermentation butyrique ; qu’il soit capable, dans telle cellule, de faire fermenter directement le sucre de canne, tandis que dans telle autre il ne le peut qu’après une transformation préalable ? La cause de ces activités différentes du plasma est encore un problème à résoudre.

Les théories de la fermentation qui ont été établies jusqu’à présent, ne nous donnent pas une explication sommaire des faits connus, et elles n’ont par conséquent pour nous qu’un intérêt historique.

Comme il ressort de l’exposé précédent, nos connaissances des ferments alcooliques étaient bien défectueuses et vagues lorsque Hansen entreprit ses recherches. Le problème dut dosnc être étudié à fond par voie expérimentale. C’est ce que Hansen fit dans des travaux soutenus sans relâche pendant nombre d’années.

Les devanciers de Hansen étaient arrivés par les chemins qu’ils suivirent aussi loin qu’il leur était possible d’arriver. Si nous comparons leurs recherches, et en particulier celles de Pasteur et de Reess, à celles de Hansen, nous trouvons que ce dernier savant partit de points de vue nouveaux et de méthodes nouvelles. Il étendit ses investigations dans toutes les directions de ce domaine.

142 LES MICHOOIIGANISMES DE LA EERMENTATIO.X.

tant eu profondeur (ju’eu étendue. Ses recherches ont pour cela, non-seulement frayé le chemin au point de vue scientilique, mais elles ont encore opéré une réforme dans l’industrie de la fermentation. C’est itouniuoi elles formel’ont avec raison l’objet principal du paragraphe suivant de notre livre.