ROLE DES FERMENTS

C'est pour ces deux transformations que la présence des ferments est nécessaire.

Il est très invraisemblable que les ferments figurés aient dans les fermentations le rôle qu'on leur attribue jusqu'à présent. Ce rôle consisterait, pour les ferments aérobies, à prendre l'oxygène de l'air et à le fixer sur les glucoses. Comment comprendre qu'un organisme vivant prenne un corps quelconque, l'assimile et le rende sous la même forme.

Quand un organisme, grand ou petit, puise dans l'air ou dans les aliments un corps, c'est pour le transformer. Les ferments figurés ne peuvent donc prendre à l'air de rox5^gène qu'ils fixeraient, sans transformation, sur les glucoses.

Nous trouverons l'explication de leurs moyens d'action dans la découverte que M. Berthelot a faite de l'invertine, ce ferment soluble sécrété par la levure de bière et qui

nous parait être, pour cette dernière, ce que les toxines sont pour les microbes. Cette invertine a la propriété de dédoubler la saccharose pour la transformer en glucose et lévulose : C** H*^ 0** + H^ = C^ H^2 qq + Q6 fjiî 06, deux substances ayant le même poids moléculaire, mais ayant inégalement perdu de leur énergie potentielle. Voici, du reste, l'expérience par laquelle M. Gautier met en évidence l'action de cette invertine avec ou sans le ferment qui la produit :

« Prenons un peu de cette levure à l'état frais et plaçons-la dans un gros tube de verre B exactement fermé en bas par du

papier parchemin bien ficelé autour du tube qui plonge dans une solution à 20/100 de

sucre de canne en A. L'appareil peut être construit de façon qu'il ne contienne plus ou presque plus d'air, et que les gaz qui pourraient se former soit dans le tube B, soit dans le flacon A, puissent être recueillis séparément sur le mercure. Plaçons le tout dans une étuve à 20^ ou 30°. Bientôt, grâce à la dialyse, le liquide sucré du flacon A passera à travers le septum de papier parchemin B et arrivera au contact de la levure ; celle-ci, au contraire, incapable de traverser le papier parchemin, ne laissera dialyser en A que ses parties solubles. Au bout de quelques heures, un gaz se dégagera dans le tube B où est la levure, et passera dans la cloche C. Nous pourrons constater que c'est de l'acide carbonique pur. En même temps, la liqueur contenue dans le tube B se chargera d'alcool au contact direct du ferment. »

Rien de pareil dans la liqueur A, il ne s'y produira ni alcool ni acide carbonique.

Mais le saccharose primitif, dissous dans la liqueur, n'en a pas moins été transformé ; il s'est changé en un mélange de deux sucres nouveaux, glucose et lévulose, l'un et l'autre de même composition. Ces deux sucres»

dérivent de Thydrolyse du saccharose primitif suivant l'équation :

Ci2 H22 0» + Hî = C« H*2 06 + ce H«2 06.

Cette hydratation de saccharose suivie de son dédoublement en deux sucres nouveaux s*est produite sous l'influence d'un agent spécial, d'un de ces ferments solubles dont nous constaterons bien souvent la présence et l'activité dans l'économie animale et dont nous rencontrons ici un exemple pour la première fois. Dans le cas de levure de bière, ce ferment soluble hydrolysant se nomme l'invertine. C'est une substance à la fois azotée, sulfurée et phosphorée, substance spécifique de composition et de constitution analogue aux nucléines des noyaux cellulaires. La levure de bière et beaucoup d'autres levures et moisissures la sécrètent. La moindre quantité de cette invertine dissoute dans l'eau et versée dans une solution de saccharose dédouble aussitôt la molécule de ce sucre en glucose et lévulose, matières sucrées directement fermentescibles, alors que le saccharose ne Tétait pas avant de subir ce dédoublement.

Mais tandis que la glucose . et la lévulose formées restent inaltérées dans le flacon A, dans le tube B, ces mêmes sucres, au contact direct des cellules de levure se sont transformés presque poids pour poids, le premier d'abord, le second ensuite, en alcool et acide carbonique :

C6Hiî06i=2C02 + 2C2H«0.

Ceci s*est fait sans que la levure ait consommé une quantité bien sensible d'oxygène. Cette quantité peut devenir presque impondérable si l'on prend toutes les précautions nécessaires. (Arm. Gauthier: Chimie de la Cellule vivante).

Que va donc ajouter la présence du ferment au pouvoir de dédoublement des toxines qu'il produit? A notre avis, il n'ajoutera rien, mais il épuisera, pour s'en servir, l'énergie potentielle résultant du dédoublement du saccharose par l'invertine. Cette énergie absorbée et l'invertine sécrétée en plus grande quantité, la glucose et la lévulose seront à leur tour dissociées et transformées, parce que, au fur et à mesure que la dissociation se produira, la partie d'énergie

potentielle de ces corps, qui a été rendue libre, sera utilisée par le ferment. Dans le cas où Finvertine agit seule, une première dissociation, un premier dédoublement se produit, mais comme l'énergie potentielle rendue libre n'est plus utilisée par le ferment la dislocation s'arrête là, les corps formés restant chargés d'énergie.

Il est probable que c'est grâce à cette énergie potentielle non utilisée, que le saccharose, dont la formule est C*^ H^ 0*S a le pouvoir de fixer un élément de H^ et faire ainsi :

Ainsi, une première dislocation du saccharose par l'invertine a donné, à l'abri de l'oxygène, de la glucose et de la lévulose. La dislocation s'est arrêtée parce que l'invertine avait épuisé ses effets et parce que rien n'enlevait aux corps nouveaux l'énergie potentielle rendue libre. Mais que le ferment lui-même soit dans la solution de saccharose, et l'invertine, sécrétée d'une façon continue, conservera toute son activité pour disjoindre les atomes et rendre libre cette énergie

potentielle que le ferment utilisera au fur et à mesure de sa production. La dislocation va donc continuer jusqu'à ce que tous les atomes de C et d'H qui ont pu s'oxyder soient transformés en eau et en acide carbonique.

Or, dans le cas qui nous occupe en ce moment, l'oxydation par l'air est impossible : il faut donc que les atomes C libérés prennent dans la molécule elle-même très ébranlée, ces atomes d'oxygène indispensables à son oxydation.

C'est ainsi que de l'alcool se forme :

Alcool .

Acide carbo- \ ^ ^ LiL

Alcool ,

I — > Glucose.

Par la simple inspection de cette figure, nous verrons d'abord que C est plus réducteur que H; ensuite, combien disloquée et oxydable sera la molécule d'alcool :

C OW Alcool ^ C H2

Que le même ferment agisse au grand air, et cette molécule n'aura même pas le temps de se former. Tout s'oxydera en se transformant en C 02 et H^ 0.

Ainsi, la molécule (C H^ 0)" formée de C 0^ + H^ avec dégagement d'oxygène, reviendra à son état premier, en passant par tous les intermédiaires, à la condition qu'elle puisse se libérer de la force qui tient unis, malgré eux, les atomes qui la constituent, et que ces atomes puissent retrouver l'oxygène perdu.

Le ferment ne prend aux glucoses que l'énergie potentielle. L'analyse du résidu de ces fermentations le prouve surabondamment. Avec cette énergie, il réunit les atomes suspendus dans le liquide où il se trouve et en forme les corps dont il fait sa substance.

C'est le rayon de soleil qui a condensé dans la plante amidons et albuminoïdes.

C'est encore lui qui, par l'intermédiaire des glucoses, va fournir au ferment l'énergie nécessaire pour souder les atomes épars, les charger d'énergie potentielle et faire des albuminoïdes que l'animal pourra utiliser.

(( Rien ne se perd, tout se transforme. »

Enfin, et je ne saurais trop le répéter, dans la régression des glucoses la pression a une influence considérable, au point que cette régression s'arrête sous une forte pression, ou se produit violemment lorsqu'elle cesse.

Quel exemple plus connu peut-on donner que celui de la bouteille de Champagne ?

Dans le vin sont dilués, en proportions bien définies, invertine et glucoses. La bouteille, solidement bouchée, arrête la régression de ces dernières. Lorsqu'on la débouche, l'action de l'invertine sur les glucoses continue à se produire et le gaz s'échappe au fur et à mesure de sa production. Il se forme ici de l'acide carbonique et de l'alcool, parce que le ferment soluble agit à l'abri de l'air. Si cette réaction se produisait en présence de l'oxygène, elle donnerait de l'acide formique si la pression était graduellement diminuée, ou de l'eau et de l'acide carbonique si la pression était nulle.

Nous voyons se produire ici le même phénomène que dans les organismes vivants.

Le noyau du leucocyte dissocie les glucoses, dont l'énergie potentielle maintenue par la

pression ne se dégage qu'au fur et à mesure que les albuminoïdes, jouant le rôle de ferment, l'utilisent.

Le même ferment, à l'abri de l'air ou en présence de ce dernier, transforme la même substance, saccharose, en des produits différents. Son action est toujours la même. Cette transformation du saccharose commence par une dislocation des atomes qui le constituent; c'est le fait de l'inverline, toxine sécrétée par le ferment. Suivant que ces atomes pourront ou non s'oxyder pour revenir à leur état premier, il se formera de l'acide carbonique et de l'eau, ou de l'alcool, ou tout simplement un produit résultant du dédoublement de la molécule glucose, comme par exemple l'acide lactique.

Tous les ferments, avec la même substance et dans les mêmes conditions, ne produisent pas les mêmes transformations, parce que chaque ferment figuré sécrète un ferment soluble spécial, plus ou moins actif, comme chaque microbe a ses toxines spéciales plus ou moins violentes. Ferments et microbes sont donc identiques.

C'est ainsi que les micoderma vini et aceli

ne trans&fmeront pas l'alcool, en présence ûe Taîr, de la même façon.

Le micoderma vini, à toxines très actives, désorganisera toute la molécule alcool et la transformera en eau et acide carbonique; le micoderma aceti, à toxines moins actives, ne désorganisera l'alcool qu'en partie, ne permettant qu'une oxydation partielle.

Les ferments aérobies produiront seuls, à la surface des liquides, la désorganisation complète de la molécule par oxydation. Les ferments anaérobies ne produiront que des dédoublements ou des corps dans lesquels C, plus réducteur que H, aura pu seul s'oxyder.

Le ferment ne transporte donc rien; il libère, grâce à ses ferments solubles, des molécules jointes par force : de là, les dédoublements; il neutralise la force qui liait ensemble les atomes de ces molécules qui, devenus libres, reviendront en s'oxydant à leur état premier C 0^ + H^ 0.

Dans l'organisme les glucoses subiront les mêmes transformations; seulement, comme elles se produiront en présence des cellules jouant le rôle de ferments, et dans un milieu de chaleur constante, de pression uniforme

et (Toxgdation facile, leur rétrocession étant parfaitement graduée, elles repasseront par tous les intermédiaires qu'elles ont parcourus dans leur marche ascendante dans les tissus de la plante.

L'avant-dernier terme de cette rétrocession sera l'oxydation de la formaldéhyde.

Nous savons que C H* a été formée par C O^ + H* avec élimination de O. Dans cette molécule, le carbone et l'hydrogène sont unis par un atome d'O.

En supposant que la moitié du pouvoir chimique de soit dévolue à H^ et l'autre moitié à C, on verra que C est bien plus loin de compte pour arriver à C 0* que H^ pour arriver à H* 0. Aussi, dans la décomposition moléculaire comme nous l'avons vu pour l'alcool, C s'oxyde d'abord, H^ ensuite.

C O H^ augmentant graduellement d'énergie chimique va fixer une première molécule d'O et faire C 0* H*, acide formique, enfin une seconde et faire C 0^ + H* 0. A ce moment, l'amidon a rendu à l'organisme agissant toute l'énergie qu'il avait emmagasinée dans la plante, et, devenu corps inerte, il est rejeté sous ses éléments premiers.

Si Ton fait arriver un courant d'oxygène dans un liquide où pullule anaérobiquement un ferment, comme le ferment butyrique, par exemple, la fermentation s'arrête, celuici est tué ou sa prolifération entravée et alors chaque ferment est transformé en spore. Cette spore conserve une vie latente assez longtemps et peut se retransformer en ferment butyrique si le milieu redevient favorable. Ce n'est pas l'oxygène qui a produit directement cet effet, mais, grâce à lui, les toxines du ferment ont déterminé une rétrocession complète des composés ternaires avec production d'acide formique. Le milieu est devenu antiseptique. Que l'on retienne bien ce fait, toute la pathologie est là.

Aucun ferment, aucun microbe ne peut vivre anaérobiquement dans un milieu sucré, sous pression et à 38o.

Les micoderma vini et aceti ne peuvent agir sur les liquides alcooliques, qu'après avoir produit une pellicule qui les isole et les met à l'abri du contact immédiat de l'acide formique au moment de sa formation, avant son passage rapide en C 0* -I- H* 0.