I. — CONDITIONS EXTÉRIEURES DU DÉVELOPPEMENT
l'' CARACTÈRES BIOLOGIQUES DISTINCTIFS DES BACTERIES ET DES CHAMPIGNONS INFÉRIEURS
Le rôle capital des Bactéries dans l'économie de la nature découle de l'impossibilité où elles se trouvent, à de rares exceptions près, d'assimiler directement le carbone de l'acide carbonique, comme le font les plantes vertes à la lumière. De là, pour ces êtres, la nécessité d'emprunter leur carbone à des composés organiques préformés qui leur sont fournis par les végétaux ou par les animaux morts ou vivants, à l'égard desquels ils jouent le rôle de saprophytes ou de parasites. Commencée par les animaux, la décomposition des matières organiques élaborées par les plantes à chlorophylle est achevée par les micro-organismes, et ces matières, par une série d'étapes successives auxquelles correspondent des espèces microbiennes différentes, sont finalement ramenées aux combinaisons les plus simples : eau, acide carbonique, ammoniaque ou azote, que la plante verte fera de nouveau rentrer dans la circulation vitale.
Deux faits essentiels dominent l'histoire biologique des Bactéries et des Champignons inférieurs, levures et mucédinées : le premier consiste dans une multiplication exlraordinairement active, d'où résulte une rapide consommation
(le matières nutritives; le second résulte de ce que, souvent, ces microorganismes n'utilisent, pour leur développement, qu'une minime partie des substances dont ils provoquent la décomposition.
La levure de bière, par exemple, quand elle vit à l'abri de l'air et fonctionne comme ferment, n'emploie guère pour son propre compte que la centième partie du sucre qu'elle transforme en alcool, acide carbonique et produits accessoires; ses besoins alimentaires, comparés à ceux de l'homme auquel suffit, par jour, un poids de nourriture égal environ à i/50 du poids du corps, sont à poids égal au moins 250 fois plus grands.
C'est cette puissance destructive à l'égard des substances organiques qui constitue le caractère le plus saillant de la vie d'un grand nombre de microorganismes.
En raison de l'analogie des propriétés biologiques, nous envisagerons à la fois, dans les pages suivantes, les Bactéries et les Champignons inférieurs.
Tout organisme exige, pour vivre et se développer, des aliments azotés, hydrocarbonés et minéraux, un milieu gazeux et une température convenables.
Chez les êtres qui nous occupent, les besoins nutritifs et les conditions de la vie sont loin d'être aussi simples que semblent le comporter au premier abord leur infinie petitesse, la simplicité de leurs formes et de leur organisation, la facilité de leur développement. Nombre d'entre eux exigent un aliment hydrocarboné déterminé, la plupart sont difficiles sur le choix de leur aliment azoté: ils demandent souvent, en fait de sels minéraux, un mélange nutritif complexe; enfin leur sensibilité à l'égard des agents physiques est parfois extrême.
On sait encore que les moindres changements dans la réaction acide ou alcaline du milieu de culture ont une grande influence. Tandis que les moisissures et les levures préfèrent les milieux acides, la plupart des Bactéries ont besoin d'un milieu neutre ou légèrement alcalin; la présence d'un acide en faible proportion suffit souvent pour ralentir ou même supprimer la végétation. Mais cette règle générale souffre aussi des exceptions : la Bactérie du kéfir, le Bacille du lait bleu croissent très bien en présence de l'acide lactique. Inversement, d'autres supportent une alcalinité très prononcée, comme le Microcoque de l'urée, qui végète encore dans un milieu renfermant jusqu'à 15 pour 100 d'ammoniaque. Un grand nombre enfin changent, au cours de leur développement, la réaction primitive du milieu de culture.
Préciser la nature et le rôle de chacun des éléments minéraux organiques ou dans la nutrition d'un micro-organisme est un problème qui n'a encore été abordé avec succès que dans un petit nombre de cas. Ce problème consiste à trouver un milieu de culture, non seulement propre à la vie de l'espèce que l'on étudie, mais encore tel que, dans un temps donné, avec un poids déterminé de substance nutritive, le poids du végétal obtenu atteigne un maximum, supérieur même à celui qu'on obtient dans les milieux naturels en apparence les plus favorables. Pour le résoudre, on s'est adressé de préférence aux levures et aux mucédinées.
A. Éléments minéraux; recherches de Raulin. — Pasteur, dans ses recherches sur la levure de bière, avait employé un milieu artificiel, qui ne renfermait, à
TRAITÉ DE MÉDECINE, ^^ édit. — I. -
[L. GUIGNARD2
^g BIOLOGIE.
côté du sucre, que des sels minéraux purs, de composition connue. Mais ce milieu artificiel était inférieur aux milieux naturels, en ce sens que la levure ne s'y développait pas aussi bien que dans ceux-ci. En tout cas, la voie à suivre était tracée. La question fut résolue par Raulin dans son mémoire classique sur WUpergilhis niger {Sterigmatocystis nigra).
Cette mucédinée pousse très facilement sur les fruits ou liqueurs acides, tels que les tranches ou le jus de citron, et l'on pourrait croire que rien ne lui convient mieux que ces milieux. C'est le contraire qui est vrai. Le milieu de culture employé renfermait les substances suivantes :
Eau 1500-^
Sucre candi 70
Acide tartrique 4
Nitrate d'ammoniaque 4
Phosphate d'ammoniaque 0,6
Carbonate de potasse 0,6
Carbonate de magnésie 0,4
Sulfate d'ammoniaque 0,25
— de zinc 0,07
— de fer 0,07
Silicate de potasse 0,07
Dans ce liquide nutritif, le sucre est l'aliment hydrocarboné. L'acide tartrique a pour rôle de maintenir l'acidité du liquide et d'empêcher le développement des Bactéries. Lorsque le sucre a complètement disparu, et dans ce cas seulement, l'acide tartrique est brûlé à son tour, comme le sont en général les aliments hydrocarbonés.
On ensemence avec quelques spores (ÏAspergillus, dans des vases où le liquide occupe une hauteur de 2 à 5 centimètres et dans un air humide et renouvelé, à une température de 55" à 57". Au bout de 3 jours, le cycle de la végétation est complet et la plante a fructifié; on l'enlève pour un nouveau semis. Les deux récoltes réunies représentent, à l'état sec, un poids de 25 grammes.
Si l'on cherche par quel chiffre se mesure l'utilité de chaque élément, en cultivant la plante dans des liquides privés successivement des substances dont on veut déterminer l'action, on constate que la suppression de la potasse fait descendre la récolte de 25 grammes à 1 gramme, c'est-à-dire à 1/25 de ce qu'elle était, que celle de l'ammoniaque la fait tomber à environ 1/150, celle de l'acide phosphorique à près de 1/200, etc. De sorte que, si l'on représente l'action de la potasse par 25, on aura pour l'action des divers éléments :
Ammoniaque 153
Acide phosphorique 182
Magnésie 01
Potasse 25
Acide sulfurique 25
Oxyde de zinc 10
— de fer • 2,7
Silice 1,4
L'un des faits les plus curieux est relatif à l'action du zinc, dont la suppression fait baisser la récolte de 25 grammes à 2g'',5, par conséquent au 1/10 de ce qu'elle est dans le liquide normal. Il s'ensuit qu'une minime quantité d'un métal comme le zinc, qui semble au premier abord n'avoir aucune influence sur la
vie d'une plante, est au contraire capable de produire un poids de végétal 700 fois supérieur au sien ; et VAspergillus, si sensible à raclion du zinc, le puise dans une solution, où il est dilué an 1/50 000!
La suppression du fer produit dos résultats du même ordre de grandeur que celle du zinc. Mais son rôle est tout dilTérent : tandis ([ue le zinc entre dans la plante comme élément constitutif de ses tissus, le 1er ne paraît agir qu'en détruisant, au fur et à mesure de sa production, un poison sécrété par la plante. Le zinc est un aliment physiologique, le fer est un contrepoison physiologique.
A côté de ces substances favorables, il en est de nuisibles à des doses infinitésimales. La plante refuse de pousser en présence' de 1/500000 de sublimé et même dans un vase d'argent quand on essaye de l'y cultiver, bien que l'analyse chimique soit impuissante à déceler la moindre trace d'argent dans le liquide de culture.
On voit quels enseignements curieux se dégagent de l'étude de l'alimentation minérale de VAspergillus. Les autres moisissures, les levures et les Bactéries ne sont pas moins impressionnables que lui. Toutes ont leurs besoins spéciaux, une vie propre et complexe. Telle espèce exige de la chaux, dont V Aspergillus n'a que faire; telle autre du manganèse. Le Penicillhcm glaucum, si voisin de VAspergillus^ pousse bien dans le liquide Raulin, mais il s'y développe encore mieux quand on y ajoute un peu de sulfate de chaux.
Si maintenant, nous plaçant à un point de vue général, nous cherchons à savoir quel est le pouvoir nutritif comparé des principales substances organiques, soit comme source d'azot'e, soit comme source de carbone, nous nous trouvons en face de nombreuses inconnues. On a bien constaté que, pour les composés organiques azotés et hydrocarbonés, le pouvoir nutritif est jusqu'à un certain point en rapport avec la composition et la structure moléculaire. Mais c'est presque chose vaine de vouloir, à l'exemple de certains auteurs, établir sur des considérations de ce genre une échelle des propriétés nutritives applicable à l'ensemble des micro-organismes. Contentons-nous donc de mentionner quelques données générales, d'abord sur la nutrition azotée, ensuite sur la nutrition hydrocarbonée.
B. Substances azotées et substances hydrocarbonées. — Les substances nutritives azotées les plus favorables sont avant tout les albumines solubles et les peptones. Puis viennent les suivantes : urée, leucine, asparagine, acétamide, oxamide, sels de méthyl- et éthylamine, sels ammoniacaux (chlorhydrate, phosphate, nitrate, acétate, oxalate, succinate, tartrate, etc.).
Comme les plantes vertes, les Champignons peuvent aussi prendre leur azote aux nitrates, mais parfois ils préfèrent les sels ammoniacaux. Laurent a constaté que V Aspergillus glaucus se développe beaucoup plus vite en présence des nitrates que des sels ammoniacaux; mais VAspergillus niger préfère ces derniers. Le Pénicillium glaucum emprunte également bien son azote aux deux sortes de sels.
Les aliments azotés des moisissures conviennent également aux levures; mais la valeur nutritive de l'un d'eux considéré en particulier n'est pas la même pour toutes les espèces. A l'inverse des autres levures, le Saccharomyces octosporus. par exemple, se nourrit difficilement de peptone. En général, les levures préfèrent les sels ammoniacaux aux nitrates; elles n'assimilent pas l'azote des nitrites, qui semblent même plutôt vénéneux. Mais, quand les sels ammoniacaux consli-
[L. GUIGNARD
1 lient o.\<'lu';ivement et d'une manière continue la source d'azote, elles paraissent déo-tinérer; leur contenu cellulaire devient plus riche en graisse et plus pauvre
en azote.
Pour les Bactéries, ce sont aussi les albumines diffusibles qui forment la meilleure source d'azote. Toutefois, les besoins des diverses espèces, prises isolément, sont encore beaucoup plus variables que ceux des moisissures et des levures. Comme celles-ci, elles assimilent les sels ammoniacaux et les nitrates. Ces derniers sont réduits à l'état de nitrites, puis d'ammoniaque, ainsi qu'on l'a souvent constaté dans les fermentations anaérobies qui dégagent de l'hydrogène. Plusieurs Bactéries pathogènes aérobies possèdent aussi cette propriété réductrice, par exemple le microbe du choléra des poules, du charbon, etc.; mais leur action sous ce rapport est faible, et il s'agit probablement d'un phénomène secondaire en rapport avec une insuffisance d'oxygène.
Il existe également, comme on sait, un groupe de Bactéries vivant dans les tubercules radicaux des Légumineuses et possédant le pouvoir de fixer l'azote atmosphérique. On reviendra ultérieurement sur cette curieuse propriété.
En recherchant par une méthode purement empirique la valeur de diverses substances comme source de carbone, Nsegeli les avait classées dans l'ordre suivant : 1" sucres; 2" mannite, glycérine etleucine; 5° acides tartrique, citrique, succinique, asparagine; ¥ acide acétique, alcool éthylique; 5° acide benzoïque, "salicylique. etc. Mais, comme cette valeur change suivant la nature de la source dazote. il a ensuite associé ou choisi de la façon qui suit les substances devant fournir le carbone et l'azote : 1° albumine (peptone) et sucre; 2"leucine et sucre; 7)° tartrate d'ammoniaque, ou chlorhydrate d'ammoniaque et sucre; 4" albumine (peptone); 5" leucine; 6" tartrate d'ammoniaque, succinate d'ammoniaque, asparagine; 7» acétate d'ammoniaque.
Toutefois, ces données sont loin d'être applicables à toutes les espèces de Bactéries; elles n'indiquent nullement, pour chacune d'elles, l'ordre des éléments nutritifs les plus favorables.
D'ailleurs, ainsi que Duclaux l'a constaté, la valeur d'un aliment n'est pas chose absolue, mais relative aux conditions dans lesquelles se trouve la plante. L'étude de V Aspergillus^ notamment, lui a montré qu'il y a des aliments de croissance, d'âge mûr, de réserve, des aliments de fonction qui ne sont utiles qu'à une certaine période du développement de la plante et pour certaines de ses cellules. Wasserzug a vu que, dans un milieu nutritif contenant du saccharose, certaines moisissures développent leur appareil végétatif sans toucher au sucre; puis, au moment où elles produisent leurs spores, et seulement à ce moment, elles sécrètent de l'invertine pour dédoubler le saccharose, qui sert alors à la formation des cellules reproductrices. Des faits du môme genre se retrouvent fréquemment chez les plantes supérieures, où certaines réserves ne sont employées qu'à une certaine période et dans un but déterminé. D'autres moisissures au contraire, telles que V Aspergillus et le PeniciUiuni, utilisent le saccharose dès le délnit de leur développement.
Chaque organisme doit donc être l'objet d'une étude particulière, et les résultats n'ont de valeur que pour le cas spécial que l'on envisage. A côté d'espèces très délicates sur le choix des aliments il en est d'autres qui sont beaucoup moins difficiles et facilement polyphages. Laurent a montré, par exemple, que la levure de bière peut emprunter sa matière organique à des substances beau-
coup plus nombreuses et variées qu'on ne l'avait pensé, telles que divers sucres, des composés hydrocarboné'S susceptibles de se transformer en sucres par hydratation (glycogène, dextrine, empois d'amidon), des glucosides (salicine, coniférine, amygdaline, etc.), la gomme arabique, la gélose, divers alcools polyatomi(iues, divers acides libres ou à l'état de sels (acétique, butyrique, malonique, succinique, tartrique, malique, etc.), des amides (asparagine, etc.), et même certains alcaloïdes.
Pouvoir électif des microbes. — Il est à remarquer aussi que la valeur nutritive d'une substance déterminée peut changer, à l'égard d'un même organisme, suivant la proportion des autres substances alimentaires qui l'accompagnent. Il résulte, en efîet, des observations de Pfefï'er, que, si ï Aspevgillus niger se trouve en présence d'un mélange de dextrose et de glycérine dans lequel le premier prédomine, il ne touche pas à la glycérine. C'est ce qui arrive quand il y a 8 pour 100 de dextrose et 1 pour 100 de glycérme; car, pour l'espèce en question, la dextrose est un bon aliment, tandis que la glycérine en est un médiocre. Mais, si les proportions sont de 4 pour 100 de dextrose et de 2 pour 100 de glycérine, cette dernière est partiellement utilisée^ Il peut donc s'établir une compensation entre la mauvaise qualité et la quantité d'un aliment. Le Pénicillium glaucum fait moins de différence, car, dans un mélange de 8 pour 100 de dextrose et de 1 pour 100 de glycérine, environ 40 pour 100 de celle-ci disi araissent.
Que deux espèces, même voisines, ne se comportent pas de la même façon à l'égard d'une même substance, la chose n'a plus lieu maintenant de nous étonner. Bejerinck en a donné des. exemples pour les levures, parmi lesquelles les unes font fermenter, les autres ne font pas fermenter tel ou tel sucre, attaquent ou n'attaquent pas la dextrine, la glycérine. Mais, que deux variétés d'une même espèce puissent offrir de semblables différences, le fait doit paraître plus surprenant. Il semble pourtant en être ainsi pour le Pneumocoque de Friedlander. Frankland et ses élèves avaient constaté que ce microbe fait fermenter les solutions de glucose, saccharose, lactose, maltose, raffmose, dextrine et mannite, mais reste sans action sur la glycérine et la dulcite. En étudiant la même espèce provenant d'une autre origine, Grimbert a reconnu que, non seulement le microbe attaque les sucres qu'on vient de citer, mais aussi et très énergiquement la glycérine. Avec ce microbe, on remarque un rapport manifeste entre la fonction chimique ou la formule de constitution des hydrates de carbone employés et les produits de leur décomposition : l'acide lactique gauche a été fourni seulement par les hydrates de carbone possédant une fonction alcool (à l'exception de la dulcite), quel que soit le nombre de leurs atomes de carbone ; les saccharoses ont donné un mélange d'acide lactique et d'acide succinique; les hydrates de carbone d'un poids moléculaire plus élevé, amidon et dextrine, ont donné seulement de l'acide succinique.
Il existerait donc au moins deux Pneumobacilles de Friedlander, morphologiquement semblables, mais difterant profondément entre eux par leurs actions fermentatives. En fait, il ne manque pas de raisons pour admettre qu'une différence de nutrition peut provenir d'une adaptation progressive.
A l'égard de deux composés formés des mêmes éléments combinés dans les mêmes proportions, un microbe donné pourra manifester sa préférence pour l'un ou l'autre de ces composés, s'il y a quelque difïerence dans la structure molé-
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culairc. On"sait, en clTet, que Pasteur a réussi à séparer Fun de l'autre les acides tarlricrues droit et gauche, formant l'acide racémique, à l'aide du Pénicillium 'et de certaines Bactéries qui détruisent le premier avant de s'attaquer au second, possédant en quelque sorte la faculté de discerner entre ces deux corps
isomères.
Celte notion fondamentale a pris depuis lors des développements importants et le pouvoir électif des micro-organismes est devenu un puissant auxiliaire dans les recherches stéréochimiques. Le Bel a pu dédoubler des alcools secondaires inactifs et obtenir l'alcool amylique secondaire gauche, l'alcool butylique secondaire gauche. Bremer a reconnu que les acides maliques inactifs sont dédoublables; Frankland a démontré, grâce au Bacilhcs ethaceticus, la présence, dans l'acide glycérique, de deux corps prévus par la théorie; le microbe consomme la totalité des molécules dextrogyres et laisse intactes les molécules lévogyres. L'acide lactique inactif de fermentation a de même été dédoublé par Linossier avec le Pénicillium, par Péré avec le Bacillus coli communis, par Frankland avec d'autres Bactéries. On sait encore que, parmi les sucres obtenus par E. Fischer, la fructose est inactive, mais formée de deux lévuloses, dont l'une est lévogyre et semblable à celle qui existe dans les végétaux, l'autre dextrogyre, de création nouvelle. Or, la levure de bière n'attaque que la première, comme si, dans sa préférence pour le sucre fabriqué par la nature, elle était guidée par ses propriétés héréditaires ! On voit ainsi que le pouvoir rotatoire d'une substance exerce une action sur sa qualité alimentaire.
Il n'est pas moins curieux de constater que, parmi les sucres si bien étudiés par E. Fischer, paraissent seuls capables de fermenter, en présence des levures, ceux qui contiennent 5, 6 ou 9 atomes de carbone; les autres, qui en possèdent 5, 7 ou 8, peuvent cependant devenir la proie des Bactéries, puisque aucun d'eux ne saurait échapper à leur action destructive.
L'ensemble des faits qui précèdent suffit pour donner un aperçu de la complexité du problème de la nutrition sous le rapport des aliments azotés, hydrocarbonés et minéraux. Ajoutons seulement que, pour les Bactéries en particulier, le substratum nutritif ne doit parfois varier que dans des limites restreintes. Les plus sensibles à cet égard sont principalement les espèces pathogènes, qui vivent souvent en parasites sur un hôte déterminé et dédaignent tout autre substratum nutritif vivant ou mort (Bacille de la lèpre. Spirille de la fièvre récurrente, etc.), ou bien exigent pour leur développement tout au moins du sérum ou des mélanges avec albumine soluble ou peptone. Le plus grand contraste existe entre ces espèces et celles décrites par Bolton (Bacillus erythrosjjorus, Micrococcus aquatilis, etc.), qui trouvent dans l'eau distillée assez d'éléments nutritifs pour se multiplier d'une façon surprenante.
C. Oxygène : 1° Action sur l'état de vie active : aérobies et anaérobies.
— Si tous les êtres vivants ont besoin d'oxygène pour vivre, les micro-organismes présentent cette remarquable propriété, que les uns l'empruntent à l'air, les autres à un composé oxygéné dont ils provoquent la décomposition. De là, au point de vue biologique, la distinction fondamentale, établie par Pasteur entre les aérobies et les anaérobies.
Que l'on sème, par exemple, dans du lait coloré en bleu par du carmin d indigo, quelques Bactéries communes de l'air ou de l'eau, on verra le liquide se décolorer à mesure qu'elles se développeront ; le carmin d'indigo est réduit
par les Bactéries qui lui prennent son oxygène. Agité à Tair, le liquide reprend sa coloration bleue. C'est ce môme besoin d'oxygène qui détermine la formation du voile qu'on observe à la surface des cultures de divers microbes.
On connaît l'clcgantc expérience par laquelle Engelmann a mis en évidence l'action des plus faibles quantités d'oxygène sur les Bactéries aérobies. Si, dans une goutte d'eau privée d'air et contenant des cellules vertes, par exemple un fdament de Conferve ou de Cladophore, on introduit diverses Bactéries mobiles, telles que le Bacillus subtills, le Proteus viilgaris, on verra bientôt, en éclairant la préparation pour que l'action chlorophyllienne se produise, les Bactéries s'animer d'un mouvement très vif et se rassembler tout autour des cellules vertes pour absorber l'oxygène à mesure qu'il se produit. Si, de plus, on fait tomber sur le fdament vert un spectre microscopique obtenu à l'aide d'un petit prisme, on remarquera que les Bactéries se localisent et s'accumulent autour du fdament, en deux endroits qui correspondent aux deux principales bandes d'absorption de la chlorophylle. Leur groupement dessine à l'œil la courbe qui relie la production de l'oxygène à la réfrangibilité des rayons du spectre.
A côté de ces espèces, qui vont pour ainsi dire à la recherche de l'oxygène libre, il en est d'autres qui s'éloignent des points où l'oxygène se trouve en abondance. Tel est le cas de certains spirilles, dont la fuite devant l'oxygène se ralentit à mesure qu'on abaisse la proportion de ce gaz. Bejerinck a montré comment, avec un dispositif très simple, on peut se rendre compte au microscope, grâce à la place qu'elles viennent occuper dans la préparation, du besoin d'oxygène plus ou moins grand des diverses espèces de Bactéries.
Nous voyons déjà de la sorte qu'il y a des transitions entre les Bactéries avides d'oxygène libre et celles qui ne peuvent vivre à son contact.
Effectivement, entre les aérobies qui ont besoin d'oxygène libre (Bacille du choléra des poules, du charbon, Bacillus subtilis, aerophilus, cyanogenus, etc.) et les anaérobies vrais, dont le développement est arrêté par l'oxygène (Vibrion septique, butyrique. Bacille de l'œdème malin, etc.), il y a des intermédiaires, des anaérobies facultatifs, parmi lesquels se rencontrent un grand nombre d'espèces pathogènes (Vibrion du choléra. Bacille typhique. Bacille de la pneumonie, du rouget du porc, de la septicémie des souris, Staphylocoque et Streptocoque pyogènes, etc.).
Le fait d'une vie pouvant se passer sans air, à l'abri de toute trace d'oxygène libre, vérifié d'abord par Nencki, Prazmowski, Nœgeli, etc., a été, récemment encore, pleinement confirmé par Bejerinck à l'aide des méthodes les plus sensibles dont la chimie dispose. Les discussions byzantines qu'on avait soulevées sur la question de savoir si les anaérobies peuvent réellement vivre sans la moindre trace d'oxygène libre n'ont pas avancé la science, et, alors même que la question eût été résolue négativement, la fonction anaérobie n'eût rien perdu de son importance. Cette fonction, c'est la propriété de déterminer la fermentation.
En montrant comment la levure de bière, semblable aux autres végétaux pendant sa vie aérobie, peut se passer d'air pendant sa vie anaérobie, mais alors fait fermenter le sucre au lieu de le brûler complètement, Pasteur a magistralement établi les relations qui existent entre la vie sans air et la fermentation.
Dans sa vie aérobie, la levure consomme l'oxygène à l'état libre et se mul-
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.jl BIOLOGIE.
liplie aciivomcnt, brûlant le gucre sans former, pour ainsi dire, d'alcool. Dans sa vie anaérobie, au contraire, l'absence d'oxygène gazeux rend la végétation plu« pénible et oblige la levure à prendre son oxygène au sucre, qu'elle transforme alors en alcool et acide carbonique.
Dans un cas comme dans l'autre, la levure a besoin, de même que toute cellule vivante, pour vivre et se développer, de trouver une source d'énergie. Quand elle est exposée au libre contact de l'air, la source de cette énergie réside dans la combustion respiratoire de la matière sucrée, qui fournit la chaleur nécessaire. Mais, quand la levure est submergée, celte source d'énergie fait défaut, et cependant les besoins de la cellule restent les mômes. Alors un nouveau phénomène apparaît : la levure prend au sucre l'oxygène dont elle a besoin, en même temps qu'elle le dédouble en alcool et acide carbonique, avec dégagement de chaleur. Toutefois, cette chaleur est bien moins abondante que celle que fournit la combustion complète du sucre quand la levure vit à l'air libre; elle n'en représente guère que la dixième partie. Il en résulte que la levure est obligée de détruire 40 fois plus de sucre pour produire le même effet. C'est là la source de ce qu'on a appelé le caractère ferment, c'est-à-dire la disproportion entre la matière morte transformée et le poids de matière vivante entrée en action. « Pour employer une comparaison vulgaire, dit Duclaux, il y a entre les ferments anaérobies et les cellules aérobies la différence qu'il y a entre deux machines à vapeur identiques, dont l'une utilise bien et l'autre mal son combustible. Cette dernière en consomme vingt, trente fois plus que l'autre ' pour suffire au même fonctionnement. »
Cette disproportion entre la cause et l'effet, dont la levure de bière offre un si bel exemple, est le caractère le plus saillant des fermentations.
Mais la vie anaérobie n'est pas l'apanage exclusif des Bactéries et des levures. Si, comme on vient de le voir, elle est la conséquence de la nutrition des cellules dans des conditions spéciales, on peut concevoir que, dans les mêmes conditions, des organismes plus élevés, et même les plantes supérieures, puissent manifester les mêmes phénomènes.
U Aspergilhcs et le Penicillnim., se développant normalement à la surface d'un liquide sucré, brûlent simplement le sucre à l'aide de l'oxygène de l'air. Mais, quand on les immerge dans le liquide, ils scindent le sucre en alcool, acide carbonique et produits accessoires, comme le font les levures. Toutefois, ces espèces s'adaptent difficilement à ce nouveau genre d'existence.
Au contraire, certains Mucoi\ et surtout les M. racemosus, circineUoides, spinosus, résistent beaucoup mieux à la privation d'oxygène libre. Dans l'intérieur du liquide, le thalle filamenteux de. la plante s'émiette; les fragments prennent la forme de chapelets faciles à dissocier; leurs cellules, devenant libres, ressemblent à celles des levures et bourgeonnent comme ces dernières en déterminant la fermentation. Avec le Miicor circinelloides, cultivé de la sorte dans le moût de bière, la fermentation est aussi active qu'avec la levure ordinaire.
Cette remarquable propriété que possède le protoplasme d'agir comme ferment et par suite comme agent de décomposition à l'égard des substances qui peuvent lui fournir l'élément indispensable à la respiration et à la production de l'énergie nécessaire à la vie, nous la retrouvons encore chez les végétaux phanérogames. Ln fruit sucré (raisin, pomme, cerise, etc.), placé dans une atmosphère d'azote ou d acide carbonique, fournit également de l'alcool. Le phénomène n'a pas pour cause la destruction plus ou moins rapide qui fi'appe tôt ou tard ces
organes, mais bien la respiration dite inlra-moléculaire; car si Ton asphyxie subitement des plantes entières ayec l'acide carbonique ou l'azote, elles se comportent comme les fruits et les tubercides et continuent ensuite à vivre de leur vie normale quand on les ramène à l'air libre.
Des faits du même genre doivent se rencontrer dans quelques organes durant la vie normale des animaux. A. Gautier pense que les produits noi-maux du dédoublement des matières albuminoïdes sont dus à des actions réductrices en rapport avec un fonctionnement anaérobie de certains tissus de l'économie animale.
Une chaîne continue réunit ainsi les organismes en apparence les plus dissemblables : ils ne se distinguent les uns des autres que parce qu'ils manifestent, à des degrés divers, les deux aspects fondamentaux de la vie avec air et de la vie sans air. Les mots aérobie et anaérobie n'expriment donc pas des propriétés opposées, ils indiquent simplement des degrés aussi éloignés que possible d'un phénomène identique. Lorsque les Bactéries ne possèdent pas la faculté de provoquer la fermentation, ou lorsqu'elles vivent accidentellement dans des conditions telles qu'il n'y a pas de fermentation possible, alors l'oxygène libre leur est absolument nécessaire. C'est donc, en définitive, l'oxygène qui est la source de l'énergie dont la cellule bactérienne a besoin pour les phénomènes d'assimilation et d'accroissement.
On sait avec quelle rapidité peut se faire la multiplication des cellules. La respiration est alors très active et la formation d'acide carbonique abondante. Le dégagement de calorique, déjà sensible pendant la fermentation du sucre sous l'influence de la levure, peut devenir beaucoup plus appréciable encore dans d'autres circonstances, chez certaines Bactéries qu'on peut appeler « thermogènes ». La fermentation du tabac, dont les Bactéries sont les agents, s'accompagne d'une assez forte élévation de température. Chacun sait de même que, parfois, cette dernière est telle dans les lignites, les meules de foin, les balles de coton, qu'une inflammation spontanée peut s'ensuivre. En expérimentant sur quelques livres de poussières et déchets de coton, arrosés d'une fois et demie leur poids d'eau, F. Cohn a constaté que la température peut atteindre 67", après vingt-quatre à trente-six heures. Il se dégage une odeur pénétrante de triméthylamine; la masse en fermentation devient brunâtre, plus ou moins semblable à une matière humique. Les agents de cette fermentation sont des microcoques essentiellement aérobies; la stérilisation empêche le phénomène, qui n'est, en somme, que la conséquence d'une puissante oxydation. Les fourrages ensilés peuvent offrir des faits du même genre.
2'^ Action sur la formation et la vitalité des spores. — Chez les Champignons et les levures, l'oxygène libre est également nécessaire à la formation des spores. Il en est de même pour les Bactéries aérobies. Si l'espèce est mobile, le mouvement peut continuer, comme on l'a vu à propos des cils, jusqu'à ce que la sporulation soit achevée; souvent aussi il cesse au début. Chez les Bactéries anaérobies, la spore ne se forme qu'à l'abri de l'oxygène de l'air, et le mouvement persiste pendant son développement.
Au contact de l'air et en milieu liquide, les levures et les Bactéries sans spores conservent leur vitalité pendant un laps de temps qui varie suivant les espèces et, pour une même espèce, suivant les conditions extérieures. A linfluence de l'oxygène vient s'ajouter celle de la lumière, de la température,
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de la dessiccation, etc. Parmi les espèces les plus résistantes, on peut citer le Micrococcus prodigiosus, dont on ne connaît d'ailleurs pas les spores.
Il va sans dire que la vitalité des spores est beaucoup plus grande. Au contact de l'air et à l'état sec, elle dépend, chez les espèces aérobies, de nombreux facteurs; mais on peut dire qu'elle est moindre qu'à l'abri de l'air. Duclaux a vu des spores conservées dans cette dernière condition qui germaient encore après un quart de siècle, et ce laps de temps peut certainement être dépassé. Nécessaire à la vie active, l'accès de l'oxygène détermine dans la spore une combustion lente qui vient hâter la mort.
5° Actions sur les propriétés physiologiques. — Cette action comburante de l'oxygène, qui finit par tuer la spore, s'exerce également, et d'une façon plus marquée, sur le microbe aérobie à l'état végétatif, quand ce microbe reste au libre contact de l'air après avoir épuisé sa provision de nourriture. Alors c'est sur la substance même du microbe que l'oxygène porte son action. La respiration lente, mais continue, en l'absence de matière alimentaire, produit l'affaiblissement de la vitalité et par suite des propriétés physiologiques.
Le rôle de l'oxygène dans cet affaiblissement graduel de l'organisme, Pasteur l'a mis en évidence, en 1880, par sa mémorable découverte de l'atténuation des microbes. Il a vu que, dans les cultures au contact de l'air, le microbe du choléra des poules perd graduellement sa virulence. Quand il a transformé la masse alimentaire présente, il continue encore à respirer, mais moins activement, et il ne tarde pas à périr, car il ne fait pas de spores. Or, cette respiration lente, alors que la nutrition est arrêtée faute d'aliments, brûle les matériaux de l'être vivant et l'affaiblit peu à peu. Ce qui le prouve, c'est que la culture mise en tube clos, en présence d'une proportion d'oxygène faible et limitée, conserve sa virulence pendant de longs mois.
La même influence de l'air se retrouve pour le microbe du charbon. Mais ici une difficulté se présente pour obtenir un bacille atténué. Ce bacille, en elTet, donne facilement des spores, qui le soustraient à l'action atténuatrice de l'air, puisqu'elles sont, comme on sait, presque insensibles à l'influence des agents extérieurs. Il faut donc l'empêcher de les former. On y parvient, en même temps qu'on lui fait perdre peu à peu sa virulence, par l'action d'une température de 42°,o. Portés dans de nouveaux milieux de culture, les bacilles se multiplient en conservant les degrés d'atténuation divers auxquels on les a pris ; et, chose très importante, ces cultures à 42°, 5 fournissent, quand on les place à la température de 37°, des spores qui fixent, pour longtemps la virulence atténuée des bacilles dont ils proviennent.
La température, on le verra plus loin, joue un rôle dans l'atténuation; mais c'est à la lenteur de l'action atténuatrice de l'oxygène, qui donne au microbe le temps de se plier aux nouvelles conditions d'existence, qu'il faut rapporter la propriété remarquable qu'il acquiert de transmettre ses facultés acquises à ses descendants. On pourrait croire que l'on a créé ainsi des espèces nouvelles, mais ce serait aller trop loin; les générations successives ne sont pas exactement semblables au point de vue de la virulence ; même quand elle se transmet par hérédité, la virulence varie et n'est pas absolument immuable.
A. Température. — La végétation est dans un rapport immédiat avec la température extérieure; elle n'est possible qu'entre certaines limites extrêmes, et il existe une température moyenne déterminée où elle atteint sa plus grande énergie. Quand on dépasse l'une des deux limites extrêmes, la vie est suspendue ; mais, au delà de ces limites, les écarts de température qui la suppriment peuvent être bien différents, et, pour les micro-organismes surtout, l'arrêt de développement est loin d'être synonyme de mort.
L'expérience journalière fait comprendre que ces diverses conditions varient suivant l'espèce considérée, suivant la période de son développement, suivant la nature et la composition du milieu extérieur. Sans insister ici sur ces variations, contentons-nous de rappeler les principaux faits concernant l'action de la température, suivant que les Bactéries sont à l'état végétatif ou à l'état de spore.
1° Influence sur l'état végétatif : minimum, maximum, optimum. —
On connaît des Bactéries chez lesquelles la multiplication peut se faire à 0"; elles appartiennent au groupe des microbes lumineux. Le Bacterium phospJiorescens, observé d'abord par Forster, se cultive et luit presque également bien entre 0" et 20''; il croît presque aussi rapidement dans la glace fondante qu'à cette dernière température. A 50^ il cesse d'être lumineux et succombe après un séjour de quelques heures entre 55' et 57". A. Fischer a découvert ensuite dans le port de Kiel toute une série d'espèces adaptées à vivre à 0"; par contre, un bacille lumineux de la mer des Indes exige un minimum de 15". Les faits de ce genre ne manquent pas d'intérêt pratique ; ils montrent que la réfrigération peut n'exercer, dans certains cas, qu'une influence restreinte sur la putréfaction.
Dans la plupart des cas, les exigences des microbes à l'égard de la chaleur sont tout autres.
Pour les espèces non parasites, les limites entre lesquelles la végétation est possible sont assez étendues. Le BaciUus subtiliSj d'après Brefeld, croît entre 6" et 50"; l'optimum de température est situé vers 50". Le groupe du Bacterium termo de Cohn se développe entre 5" et 40"; son optimum, suivant Eidam, est entre 50" et 55". Le Bacilhis hutyricus. cultivé dans la glycérine, présente, selon Fitz, son optimum vers 40" et son maximum vers 45".
Parmi les espèces parasites, celles qui ont leur siège dans le corps de l'homme ou des mammifères exigent une température se rapprochant de celle de leur hôte. Koch assigne, comme limites extrêmes, au Bacille de la tuberculose 28" et 42", et comme optimum 57-58". Le Pneumocoque de Fraenkel a son minimum à 24", son maximum à 41", son optimum à 55". Mais des variations se produisent suivant les milieux : par exemple le BaciUus anthracis^ cultivé sur pomme de terre, présente un minimum vers 15", un maximum vers 45" et un optimum entre 20" et 25", tandis que son optimum est vers 55" dans le bouillon de poule, vers 40" dans le sang d'un rongeur. Le Spirille du choléra végète déjà sur gélatine vers 16", tandis que, sur la pomme de terre, c'est seulement à 50".
Entre la température la plus favorable pour les saprophytes de l'air, de l'eau, du sol, etc., et celle qui convient le mieux aux parasites, il y a en général un écart assez voisin de 10". Il existe aussi, naturellement, de nombreux intermé-
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diaires, parmi lesquels on peut citer les microbes de la suppuralion (Staphylocoque, Streptocoque, etc.).
Parmi les Mucédinées, le Penidlliiini glaucum végète entre i°,5 et 45'*; l'optimum est voisin de 20°. Pour V Aspergillus glauci/s, l'optimum est compris entre IQo ^ |9o. pour VA. nige'i\ il s'élève à 54" ou 55"; pour r.4. fumigatus, vers 40".
Les levures ont leur optimum vers 25" à 50"; le minimum peut descendre à 0", et le maximum atteindre 55".
Quoique le plus grand nombre des Bactéries cesse de se développer vers 50" et succombent vers 60", après un temps variable, il en est pourtant qui vivent à des températures plus élevées. C'est un fait depuis longtemps connu que certaines eaux thermales, telles que celles de Plombières et de Carlsbad, renferment des Oscillaires qui pullulent à 50". L. Olivier a signalé, dans les sources chaudes de Cauterets, des organismes se multipliant au delà de 65"; Certes et Garrigou ont trouvé des bacilles dans une sourc3 de Luchon à 64"; Van Tieghem a décrit également un bacille pouvant, dans un liquide neutre, croître et former ses spores à 74". J. Karlinski a étudié deux espèces de sources sulfureuses, qui se développent au-dessus de 50" et dont l'une forme des spores qui résistent pendant 4 heures à 100", en présence de la vapeur d'eau. Le Bacillus thermophihcs de Miquel se trouve dans l'eau, le sol, les eaux d'égout; il végète activement entre 65" et 70"; sur gélatine, il commence à pousser à 42" et cesse un peu au-dessus de 72". Dans le bouillon neutralisé, à 69" et 70", il fournit des filaments, des pellicules et des spores.
Globig a pu isoler, dans la terre de jardin, une trentaine d'espèces qui se développaient de 50" à 70"; toutes étaient des bacilles non pathogènes et donnaient facilement des spores. Cultivées sur pomme de terre, certaines espèces, qui poussaient à "50", ne poussaient plus à 60"; mais, à cette dernière température, des espèces nouvelles apparaissent, puis leur nombre diminue peu à peu et, au-dessus de 70", toute végétation disparaît. Les Bactéries thermophiles se rencontrent aussi bien dans les régions les plus froides que sous l'équateur. Globig suppose que l'insolation des couches superficielles du sol est assez puissante, tout au moins pendant quelque temps, pour leur permettre de se développer. Il est possible aussi que la source calorifique qu'elles utilisent provienne des phénomènes chimiques dont le sol est le siège, bien que le thermomètre soit impuissant à traduire les températures produites dans les fines particules du sol.
Plus récemment, Lydia Rabinowitsch a reconnu que les Bactéries thermophiles sont plus répandues qu'on ne l'avait pensé. On en trouve, en effet, dans les poussières de l'air, dans le sol, dans l'eau de rivière, dans le fumier, etc. Elle a constaté ce fait curieux, qu'elles peuvent pulluler entre 54" et 44" sur agar et dans le bouillon, quand elles vivent en anaérobies. On s'explique dès lors leur abondant développement dans le tube digestif de l'homme et des animaux à sang chaud, où leur présence a été mise en évidence. Leur développement aérobie peut se faire encore vers 56", mais il est alors très faible ; sur pomme de terre, il ne commence qu'à 50".
Les spores de ces Bactéries thermophiles sont très résistantes; elles peuvent donner d'abondantes colonies après un chauffage de 5 à 6 heures dans la vapeur d'eau à 100".
Si nous recherchons maintenant l'action des températures extrêmes, nous
verrons que la résistance à la chaleur est toute diiïerentc de celle qu'on observe à l'égard du froid. Dès qu'on dépasse l'optimum de température, ne fût-ce que de quelques degrés, pour certaines espèces, le microbe souffre, et, si l'on insiste, il périt. On atteint alors la zone des températures mortelles, dans laquelle la durée du chauffage a une grande importance, car elle supplée à l'insuffisance de la température pour amener la mort. Chacun sait, d'autre part, que le chauffage à sec doit toujours être fait à plus haute tempéi-aturc ou pendant plus longtemps que le chauffage à l'état humide.
La nature du liquide a aussi une grande influence, ainsi qu'en témoignent, par exemple, les résultats suivants obtenus par Duclaux avec divers Tyrothrix trouvés dans le fromage. Cultivé dans un liquide neutre et chauffé dès les premières heures de son développement pendant une minute, le TyrotJrrix (enuis ne périt qu'entre 90" et 95"; au bout de 24 heures, le liquide étant devenu faiblement alcahn, il peut supporter 100" sans périr. L'optimum de cette espèce n'est pourtant compris qu'entre 25" et 55". Le Tyrothrix filiformis supporte également dans le lait, liquide neutre, une température de 100" pendant une minute; mais il est tué si la réaction du liquide est acide.
Ces espèces comptent d'ailleurs au nombre des Bactéries les plus résistantes à l'état végétatif. Beaucoup périssent, en effet, après un chauffage de dix minutes entre 50" et 65", c'est-à-dire à une température relativement peu élevée; il en est ainsi pour la plupart des espèces pathogènes.
Tout autre est l'influence du froid sur l'ensemble de ces micro-organismes, car, s'il arrête leur développement, il ne parvient pas toujours à les tuer.
On peut remarquer d'abord que les alternatives de congélation et de décongélation sont beaucoup plus nocives, d'une façon générale, qu'une congélation unique, continue. La raison en est facile à comprendre.
Dans ses expériences relatives à la génération spontanée. Pasteur avait annoncé que certaines espèces peuvent résister à un froid de — 50". Frisch a trouvé beaucoup de Bactéries vivantes après une heure de séjour à des tempe ratures comprises entre — 50" et — 87°,5. En soumettant progressivement à un refroidissement de — 150", maintenu pendant 20 heures, des œufs d'Invertébrés, des graines, des microbes en végétation dans du bouillon {Bacillus subtilis, B. Ulna^ MicrococcAis luteiis) et des spores de Bacillus anthracis^ Pictet et Yung ne sont pas arrivés à tuer complètement ces organismes ; mais du sang charbonneux, ne renfermant que des bacilles, était resté stérile après le refroidissement. Plus récemment, en opérant sur une trentaine d'espèces microbiennes différentes, à l'état végétatif ou sporulé, Pictet a pu abaisser la température à — 200" sans supprimer la vie. Un résultat curieux, obtenu d'abord par d'Arsonval, à — 95", et vérifié ensuite à — 200" par Pictet, consiste en ce que le ferment inversif de la levure de bière, en solution dans la glycérine, est détruit, tandis que le globule de levure provoque encore la fermentation après l'action de ces basses températures.
Quelque surprenants qu'ils paraissent au premier abord, ces résultats ne sont pourtant pas inexplicables. Quand une cellule ne renferme qu'une petite quantité d'eau, comme dans les graines, les bourgeons hibernants des végétaux supérieurs, l'action du froid a pour effet de contracter le contenu; le suc cellulaire se concentre, tandis que la membrane et le protoplasme perdent progressivement la proportion d'eau qu'ils renfermaient et qui passe à l'extérieur où elle peut se congeler; à vrai dire, la cellule elle-même ne gèle pas. Le protoplasme
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subit donc une sécheresse progressive, comme dans l'action de la chaleur. Si, ensuite, la température s'élève lentement, la cellule reprend peu à peu ses propriétés; mais, si le dégel est brusque, elle meurt. Il est très vraisemblable que c'est là le mécanisme de la résistance opposée au refroidissement par les Bactéries, dont les spores et même les cellules végétatives ne renferment qu'une proportion d'eau relativement faible.
Cependant, toutes les Bactéries ne possèdent pas la même force de résistance : d'Arsonval et Charrin ont vu qu'après douze heures, à — 65", le Bacille pyocyanique périt. Il en est aussi qui meurent par le seul fait de la congélation : Fraenkel et Prudden l'ont constaté dans leurs recherches sur les microbes de la glace. Un froid prolongé en diminue le nombre et surtout les alternations de congélation ou de dégel exercent une action nocive prononcée.
On conçoit que la chaleur détermine des changements morphologiques et des changements physiologiques. Remarquons seulement ici, au sujet de ces derniers, qu'entre la température la plus favorable à la culture et la température mortelle, il existe pour la Bactéridie charbonneuse, par exemple, une zone d'atténuation qui a été étudiée avec soin par M. Chauveau. Que l'atténuation soit obtenue à l'aide de la chaleur ou par d'autres agents physiques ou chimiques, elle n'est d'ailleurs qu'une des formes de l'affaiblissement graduel qui conduit à la mort.
2° Influence sur la formation, la germination et la résistance des spores. — Si nous considérons maintenant les conditions de température nécessaires à la formation des spores, nous verrons que ce sont généralement celles de l'optimum de végétation.
Koch a montré que, pour le Bacillus anthracis, la sporulation n'a pas lieu au-dessous de 16°; à cette température, les germes n'apparaissent qu'au bout de 7 jours; à 21", les spores se développent en 72 heures; entre 50 et 40", après 24 heures.
Pour un microbe donné, la connaissance des conditions de température nécessaire à la formation des spores, comme d'ailleurs aux autres fonctions végétatives, fournit souvent des indications précieuses dans la diagnose des espèces. Hueppe et Wood ont trouvé à plusieurs reprises, dans le sol et dans l'eau, des Bactéries qui non seulement par leur forme, mais aussi par les caractères végétatifs, présentaient une analogie complète avec la Bactéridie charbonneuse. Ces microbes sont des bacilles endosporés, immobiles comme la Bactéridie, donnant le même feutrage de filaments contournés sur gélatine, qu'ils liquéfient dans les mêmes proportions. Mais ils forment leurs spores à une température beaucoup plus basse que la Bactéridie; leur multiplication est, en outre, plus rapide, surtout si on la compare aux vaccins charbonneux dont la croissance est relativement faible. Ces bacilles n'ont produit aucun effet pathogène sur les animaux. Il est même bon d'ajouter, à ce propos, que leur inoculation aux souris, aux cobayes, aux lapins, a presque toujours rendu ces animaux réfractaires au virus charbonneux. C'est là un fait sur lequel on reviendra à l'occasion de l'antagonisme des Bactéries.
On sait que c'est en cultivant la Bactéridie à 42", 5, au contact de l'air, que Pasteur, Chamberland et Roux l'ont rendue asporogène. Physalix est arrivé au même résultat par des cultures en série à 42".
La sporulation peut être également supprimée à une température moins
élevée quand la culture est additionnée de certains composés chimiques. Ghamberland et Roux ont montré. qu'il en est ainsi en présence d'une proportion déterminée de bichromate de potasse; puis Roux a obtenu le même résultat avec l'acide phénique. La Bactéridie ainsi traitée n'a pas perdu sa virulence. Si on la fait passer à travers un grand nombre de cobayes ou de lapins, en inoculant le sang d'un animal qui vient de mourir à un animal sain, elle ne reprend pas son aptitude à former des spores dans les cultures, bien que sa virulence ait augmenté. On a donc réalisé de la sorte un changement héréditaire.
La germination exige ordinairement une température plus élevée que le minimum nécessaire à la végétation; par exemple, ce minimum étant de 6" pour le Bacilhis subtilis, les spores commencent à germer à 20", quoique l'optimum de végétation soit vers 50°; pour le Bacilhis anthracis^ la germination n'a lieu, d'après Koch, que vers 55".
Quant à la résistance des spores à la chaleur, elle dépend de leur état de dessiccation, de l'espèce considérée, de la réaction du milieu, etc. Celles du Bacîllus subtilis supportent durant 5 minutes l'ébullition dans l'eau à 100", et pendant 2 heures et demie l'ébullition à HO"; celles du Bacilhis amylobacter sont presque aussi réfractaires ; celles de divers Tyrothrix résistent pendant quelques minutes, dans un liquide faiblement alcalin, à 115" ou même 120". Dans l'air sec, il est des spores qui ne périssent qu'après un séjour de 5 heures à 140" [Bacilhis anthracis, Bacilhis subtilis, etc.).
Toutefois, pour la plupart des Bactéries, la résistance des spores en milieu humide est moindre que dans les exemples précédents. Sternberg, entre autres, a fourni sous ce rapport des données intéressantes sur un certain nombre de microbes pathogènes. Parmi ceux-ci, le microbe du tétanos est, d'après Vaillard et Vincent, un de ceux dont les spores sont les plus résistantes : un séjour de 1 heure et même de 2 heures à 90" en milieu humide ne les tue pas ; à l'ébullition, elles résistent parfois pendant 5 minutes.
Les variations de la résistance tiennent à des causes qui ne sont connues que pour un nombre de cas fort restreint, et, comme les auteurs se sont rarement placés dans des conditions identiques, les données qui résultent de leurs expériences ne peuvent avoir qu'une valeur relative.
Ces variations dans l'action de la chaleur à l'égard d'une même espèce suivant les conditions, E. Roux les a du moins parfaitement mises en évidence avec les spores du Bacillus anthracis. Ces spores résistent dans le bouillon pendant plus de 10 minutes à une température de 95", elles sont tuées en moins de 5 minutes à 100". D'après Koch et d'autres auteurs, elles résisteraient parfois plus de 10 minutes à l'action de la vapeur d'eau à 100". Au-dessous de 80", elles conservent longtemps leur vitalité. Mais leur résistance, d'après Roux, est inégale suivant qu'elles ont pris naissance au début ou à la fin de la culture, au libre contact de l'air ou dans la profondeur; de plus, à l'action de la chaleur vient s'ajouter celle de l'air, ainsi qu'en témoignent les procédés d'atténuation auxquels on a recours aussi pour d'autres microbes.
Dès lors, les spores charbonneuses chauffées à l'air pendant un certain temps sont plus vite tuées que si l'opération a eu lieu à l'abri de l'air. C'est ce qui ressort nettement des expériences de E. Roux : portées à 70" pendant 66 heures, en présence de l'air, des spores du charbon restèrent stériles, tandis que les mêmes spores chauffées pendant 165 heures à l'abri de l'air donnèrent une culture abondante en moins d'un jour. Les spores d'une Bactéridie atténuée se sont
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montrées moins résistantes dans les deux cas. mai< il y avait, entre celles qui avaient été chauffées à l'air et celles qui lavaient été à l'abri de l'air, une différence analogue à la précédente. L'oxygène de lair intervient donc d'une façon très active, et son influence est exagérée par une température élevée; mais elle s'exerce aussi à la température ordinaire, surtout lorsqu'elle est aidée par l'action de la lumière.
Parmi les manifestations d'un autre ordre dues à l'action de la chaleur pendant l'état purement végétatif des microbes, nous mentionnerons ici, sans plus amples détails pour le moment, les modifications de la fonction chromogène chez plusieurs Bactéries. On y reviendra ultérieurement.
B. Lumière : 1° Influence sur l'état de vie active : a. Cas des Bactéries pourpres. — Il est nécessaire d'étudier séparément l'action de la lumière sur les Bactéries colorées et sur les Bactéries incolores. Mais, parmi les premières, nous n'avons à considérer que le groupe particulier dans lequel on a remarqué depuis longtemps le pigment fixé sur le protoplasme connu sous le nom de bactério-purpiirine. Ce groupe appartient aux Sulfobactéries, dont il sera question plus loin dans un paragraphe spécial. Le pigment qu'il possède lui communique des propriétés qu'on ne rencontre pas chez les autres Bactéries colorées.
La bactério-purpurine -imprègne uniformément le protoplasme; sa teinte offre des tons variables : violet pur, pourpre, rose, orange, rouge vineux, rouge brun ou brun. Elle varie selon les conditions de la culture, chez une même espèce: la coloration rouge violacé, qu'on- observe quand ces conditions sont les plus favorables, perd de son intensité quand elles deviennent défectueuses, lorsque, par exemple, la proportion d'acide sulfhydrique. qui est nécessaire à ces organismes, devient insuffisante, ou lorsque l'oxygène est en excès.
Sans indiquer ici, avec de plus amples détails, les caractères de la bactériopurpurine, il suffira de connaître l'action qu'elle exerce sur la lumière. Elle offre trois bandes principales d'absorption dans la partie visible du spectre : la première, très nette, dans le jaune, au voisinage de la raie D; la seconde, au voisinage de la raie E, s'étend avec des variations d'intensité jusqu'en F, où se trouve une troisième bande très faible; au delà, et vers le violet, l'intensité croît sensiblement. Mais, de plus, la bactério-purpurine retient des radiations invisibles pour notre œil, situées dans l'infra-rouge, entre les longueurs d'onde 0,80 et 0,90. Cette bande d'absorption est intense et fait défaut dans le spectre de la chlorophylle, ce qui montre que la bactério-purpurine n'est pas un mélange de chlorophylle avec d'autres pigments qui viendraient en masquer la couleur.
A la présence de la bactério-purpurine se rattachent deux sortes de phénomènes, qui ont été étudiés par Engelmann, principalement avec son Bacterhim photometricum, lequel comprend en réalité plusieurs espèces distinctes de Bactéries pourpres.
Le premier phénomène consiste dans la production de mouvements sous l'inffuence de la lumière. Ces mouvements sont en général d'autant plus rapides que la lumière est plus vive, d'autant moins qu'elle est plus faible. Dans l'obscurité complète, à la température ordinaire, toutes les Bactéries pourpres finissent ordinairement par tomber en repos, dans un espace de temps d'ailleurs fort variable, suivant les espèces et les conditions d'aération. Bien que le déterminisme exact des phénomènes de mouvement et de repos n'ait pu être précisé par Engelmann, et que les faits énoncés par lui soient en partie mis en doute
par Winogradsky, il semble pouriauL bien établi que tout se passe comme si la lumière dt'terminait la produetion- d'une certaine quantité d'une substance nécessaire au mouvement et qui, dans l'obscurité, serait peu à peu consommée.
Une des actions les plus constantes et, en tout cas, la plus curieuse qu'ait observée Engelmann, est celle qui se manifeste quand on fait décroître subitement l'intensité lumineuse. Il se produit alors une sorte de « mouvement de frayeur » ; les Bactéries, qui nagent librement, se rejettent tout à coup en arrière, le sens de leur rotation se renverse et le recul peut atteindre jusqu'à 20 fois leur longueur. Si l'affaiblissement de la lumière persiste, elles ne tardent pas à reprendre leur mouvement progressif habituel, avec une vitesse qui, dans les premiers moments, n'est que peu diminuée. C'est d'ailleurs la brusquerie de la variation d'éclairage plutôt que la variation même de son intensité qui provoque ce mouvement de frayeur. On remarque, du reste, sous le rapport de cette réaction, des différences d'espèce à espèce et d'individu à individu; on observe une sorte d'accoutumance ou de fatigue quand on répète l'excitation de frayeur à des intervalles rapprochés. Bien que les formes et les individus riches en matière colorante aient paru réagir plus fortement que les autres, Engelmann n'a pu saisir un rapport net entre la facilité à s'efTrayer et la saturation du protoplasme par la bactério-purpurine.
Il résulte de ces faits qu'un espace nettement circonscrit et constamment éclairé, dans une goutte partout ailleurs obscure, agit comme un piège sur les Bactéries pourpres. Elles peuvent bien y entrer, puisque l'augmentation brusque de l'intensité lumineuse, au moment où elles franchissent, de dehors en dedans, la limite de cet espace, n'a d'autre effet que de favoriser leur mouvement en avant ; mais elles n'en peuvent pas sortir, puisque la diminution subite de la clarté, lors du passage de dedans en dehors, les rejette en arrière et les ramène dans le champ éclairé.
Le second phénomène étudié par Engehiiann concerne l'action des diverses radiations sur ces mêmes organismes.
Si Ton soumet à l'action d'un microspectre, dans une eau chargée d'acide carbonique, les espèces qui sont à la fois très mobiles et avides d'oxygène, on les voit se grouper précisément dans les bandes d'absorption que nous avons signalées plus haut. La plus forte accumulation a lieu dans l'infra-rouge, la moyenne dans le jaune, la plus faible dans le vert bleu. Les Bactéries se réunissent donc et se concentrent dans les parties du spectre où dominent les rayons qu'elles peuvent absorber au passage et utiliser. Or, on sait que les rayons absorbés par la chlorophylle sont aussi les seuls qui servent à la décomposition de l'acide carbonique, laquelle se traduit par un dégagement d'oxygène. C'est aussi ce qu'on observe avec nos Sulfobactéries colorées : le plus fort dégagement d'oxygène a lieu dans l'infra-rouge, le moyen dans le jaune et le plus faible dans la partie la plus réfrangible du spectre.
En employant un amas immobile de ces mêmes organismes, auquel on ajoute une Bactérie incolore, très mobile et très avide d'oxygène, on voit celle-ci se localiser de même dans les bandes d'absorption, là où la bactério-purpurine détermine le dégagement d'oxygène.
A l'aide des radiations qu'elles absorbent, aussi bien des obscures que des lumineuses, les Sulfobactéries colorées pourraient donc, suivant Engelmann, assimiler le carbone. Leur pigment difïere de la chlorophylle ordinaire en ce
Tl'.AITl': DE MÉDECINE, 2« édit. — I. 5
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(juil Irouve son maximum d'action dans rinlVa-rou^ro, tandis que la chlorophylle est, comme on sait, inaclive dans cette région du spectre.
Far ce caractère, les Sullbbactéries colorées établiraient en (iiichiuc sorle la transition entre certains organismes incolores et les végétaux verts ordinaires. Les Nitrobactéries, en etï'et, qui sont incolores, assimilent le caibone de lacide carbonique dans l'obscurité complète, tandis que les végétaux verts ne peuvent le faire (pià la lumière.
On n'a pourtant pas encore prouvé directement (lue l'oxygène dégagé provient, chez les Bactéries pourpres, de la décomposition de l'acide carbonique ; il pourrait tirer son origine d'une autre substance oxygénée servant à la nutrition. Ce qu'on est autorisé à dire, c'est que le dégagement d'oxygène à la lumière est sûrement en rapport avec la nutrition, et c'est la raison pour laquelle les Bactéries pouri)res rcfherchent la lumière.
Il est bon de remaniuer aussi que, malgré leur pouvoir assimilaleur, les Sulfobactéries colorées ne dégagent qu'une proportion d'oxygène bien inférieure relativement à celle que dégagent les plantes à chlorophylle. Jamais elles ne forment d'amidon, ni d'autre corps bleuissant par l'iode analogue à l'amidon. Sous ce rapport, elles ressemblent aux Xostocacées.
b. Cas des autres Bactéries. — Si nous considérons maintenant les autres Bactéries, nous pourrons exprimer l'influence que la lumière, au sens vulgaire du mot, exerce sur elles en général, en disant qu'elle ne leur est pas nécessaire, et que môme, à partir d'une certains intensité, elle gêne leur développement et les fait périr. Cependant, il ne s'agit pas ici, physiologiquement, d'une différence absolue entre les Bactéries incolores et les plantes supérieures, car les unes et les autres ont besoin, à des degrés divers, de certaines radiations.
Chez les végétaux supérieurs, qui s'allongent et s'étiolent à l'obscurité, la lumière exerce une action retardatrice sur la croissance et permet au végétal de consolider ses tissus; ce sont les radiations les plus réfrangibles du spectre solaire qui produisent cet effet. Or, on verra plus loin que l'action nocive de la lumière sur les Bactéries est due aux mêmes radiations. Le phénomène est donc de même sens et rentre dans une loi commune ; mais, comme il apparaît très manifeste chez les Bactéries, il devait avant tout fixer l'attention.
Après que Pasteur, puis Miquel eurent prouvé que, si l'air est peuplé de microbes vivants, il en contient bien plus encore d'incapables de se reproduire, on pensa naturellement à rechercher la cause de celte mort. Downes et Blunt furent les premiers à mettre en évidence le rôle important de la lumière dans ce phénomène. En exposant au soleil des liquides ensemencés de Bactéries, ils virent que le développement s'arrêtait plus ou moins suivant la durée de l'exposition, tandis que d'autres, protégés contre l'action de la lumière, se peuplaient rapidement. Ils recherchèrent même quelles étaient les radiations actives et reconnurent qu'elles appartiennent à la partie chimique du spectre. Ces radialions déterminent, pensaient-ils, des phénomènes d'oxydation portant, non sur le liquide de culture, mais sur le protoplasme de la cellule bactérienne.
Ces données touchant l'action nocive de la lumière ont été confirmées dans leur ensemble, bien que les auteurs de ces premières recherches n'aient pas tenu suffisamment compte de la nature du milieu nutritif soumis à l'action de la lumière solaire, ni des dilîérences spécifiques chez les microbes, ni de l'action de la température.
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2'' Influence sur les spores. — En cxpérimciiLanL sur les spores de certains microlK's du lail, Duclaux nioulra que ces spores ont un degré de résisLance bien supérieure h celui qu'on pouvait supposer d'après les recherches de Dovvnes et Blunt; il mit en relief rinfluence de respècc microbienne et de son milieu de culture.
Presque en même temps, Arloing s'adressait au Bacille du charlK)n dans le but de connaître l'influence de la lumière sur les propriétés physiologiques. Il constate que la lumière du gaz suffit à retarder l'évolution des spores dans un milieu nutritif, mais n'altère pas sensiblement la virulence; celle du soleil gène au contraire notablement le rajeunissement des spores et le développement du Bacille; de plus, elle transforme graduellement les cultures en une série de vaccins atténués. Au soleil de juillet, entre 50'^ et 59", il suffit de 2 heures d'exposition pour supprimer toute végétabilité dans les cultures en bouillon de poule fraîchement ensemencé avec des spores. Par contre, dans les mêmes conditions, il faut près de oO heures d'insolation pour frapper de stérilité le mycélium dans une culture en pleine activité datant de deux jours. Les spores du charbon seraient donc beaucoup plus sensibles à l'égard des radiations solaires que le mycélium, qui semble pourtant devoir être beaucoup plus fragile.
Ce résultat devait paraître surprenant. On objecta que les spores devaient commencer à germer malgré les rayons solaires et que c'était le jeune mycélium qui subissait rapidement l'influence de la lumière. Mais Arloing obtint la mort des spores après une heure d'exposition à la lumière électrique, en présence de la glace, par conséquent à une température où elles ne pouvaient germer,
Duclaux pensa alors que le phénomène tenait peut-être à ce. fait, que le soleil déterminait une oxydation du milieu nutritif contenant les spores et le rendait infertilisable. C'est effectivement ainsi qu'il faut expliquer le résultat, en apparence paradoxal, obtenu par Arloing.
Roux fit voir que, si les spores sont soumises à l'insolation à l'abri de l'air, au lieu de l'être en présence de l'air, comme dans les expériences précédentes, elles survivent beaucoup plus longtemps. Après 85 heures d'insolation, elles donnaient une belle culture, tandis qu'en présence de l'air elles périssaient en moins de 50 heures. De plus, le bouillon pur, insolé pendant quelques heures, ne permet plus la germination des spores qu'on y sème, tandis qu'il se peuple abondamment quand on l'ensemence avec le bacille filamenteux. Suffisante, dans ce cas, pour arrêter l'évolution de la spore, la modification du milieu n'est pas assez profonde pour entraver celle des bacilles déjà formés. Roux conclut que cette modification dépend de l'oxygène de l'air, car le même bouillon, insolé pendant le même temps à l'abri de l'air, permet la germination des spores. La spore charbonneuse serait donc très sensible à de faibles altérations du milieu nutritif et les conditions néccssaii'cs à la germination se montreraient plus étroites que celles qui suffisent au développement de l'être adulte. Ainsi s'explique l'anomalie constatée par Arloing touchant la plus grande résistance, au soleil, du mycélium que des spores du charbon.
Quant aux divergences qui existent, dans les observations précédentes, au sujet du temps nécessaire à la destruction de la végétabilité des spores au soleil, il faut remarquer que la résistance peut varier suivant les conditions dans lesquelles les spores se sont formées, suivant la composition des bouillons de culture, suivant l'état du ciel durant l'insolation, etc.
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56 BIOI.OGŒ.
L allaiblissement des spores au soleil, en présence de l'air, relève, au moins en partie, d'une oxydation du contenu cellulaire. On peut môme concevoir que le Bacille charbonneux, étant essentiellement aérobie durant son développement, présente à cetle oxydation une résistance physiologi(iuement plus grande.
D'autre part, les milieux de culture peuvent subir des oxydations multiples et variées en présence de la lumière solaire; on sait, par exemple, que l'action liunineuse change souvent leur réaction et parfois détermine dans certains liquides la formation d'eau oxygénée et d'acide formique.
En somme, la lumière est capable d'influencer à la fois le microbe et le milieu qu'il habite. Des expériences faites plus récemment par Marshall Ward à l'aide de plaques minces, il résulte que l'action directe de la lumière sur la spore elle-même, pour le Bacille charbonneux comme pour d'autres espèces, constitue le phénomène prépondérant.
L'influence de la lumière peut varier suivant les espèces microbiennes. Duclaux l'a fait remarquer un des premiers. Pansini a vu plus tard que le BaciUus pyocyaneus, par exemple, est plus résistant que le BacUlus prodigiosus. Pour une môme espèce, il existe aussi des différences de résistance individuelles, analogues à celles qu'on peut constater à l'égard de la chaleur. On sait aussi que les cultures sèches résistent en général mieux à la lumière que les cultures humides, comme l'ont montré les recherches de Momont, de Pansini sur le charbon, celles de Gaillard, de Jonowski sur le Bacille typhique, celles de Ledoux-Lebard sur le Bacille diphtérique, etc. Les résultats obtenus avec des liquides chargés de Bactéries pourront d'ailleurs varier suivant une foule de conditions; d'une grande utilité pratique pour chaque cas particulier, ils ne peuvent être' généralisés.
T)" Action des différents rayons du spectre solaire. — Une autre question intéressante se pose dans cette étude. Quels sont, parmi les rayons qui forment la lumière blanche, ceux qui possèdent le pouvoir bactéricide? Les botanistes ont abordé depuis longtemps ce sujet pour les plantes supérieures et recherché l'action respective des diverses radiations sur les phénomènes végétatifs.
On a déjà pu remarquer, précédemment, que les rayons les plus réfrangibles de la région bleu violet du spectre solaire ont une action spéciale sur la croissance des plantes. Ces rayons interviennent aussi dans le phénomène respiratoire, tandis que l'assimilation du carbone sous l'influence de la chlorophylle dépend principalement de l'action des rayons rouge orange moins réfrangibles, situés du côté opposé, dans la région calorifique du spectre. D'autres phénomènes sont liés de même à l'action de rayons particuliers.
Il était donc naturel d'appliquer aux Bactéries les méthodes employées pour les autres plantes. Abordée par divers observateurs, cette question a été surtout approfondie par Marshall Ward, dans une série d'expériences habilement conduites sur la lumière du soleil et sur celle de l'arc électrique, dont il séparait les diverses radiations, soit avec des écrans absorbants, soit avec le prisme.
Par la méthode des écrans absorbants, il constate qu'il n'y a aucune action bactéricide derrière un écran qui intercepte les rayons bleus et violets, tandis que l'action est d'autant plus prononcée que ces rayons sont transmis en plus grand nombre. La quantité des rayons du rouge orange et du jaune qui sont transmis est indifférente; aussi longtemps que le bleu violet est inter-
IXn.UEXr.E DKS AdENTS l'IIYSIOUES. 37
copte pnr récran, les sporos do divors niicrohos no sonl pas luéos à la lempéralurc ordinairo. Par la méthode du prisme, le quartz peut donner un spectre solaire suffisamment riche en rayons bleus et violets pour tuer les spores en (juelques heures, à condition de remplacer aussi par le quartz le verre des plaques à culture. Le verre, en efTot, arrête on grande partie les rayons bleus et violets; il agit comme le brouillard ou la brume de ratmosphère, La lumière d'un jour sombre n'a qu'une faible action sur la vitalité des spores. Avec la lumière électrique, les résultats ont été les mômes. Aucune question de température n'intervenait dans ces expériences, car les plaques étaient exposées sur des glacières, et, d'ailleurs, la région des rayons calorifiques restait sans efl'et. Le sens dos résultats est encore le même quand, au lieu d'opérer à la lumière directe du soleil, on 'opère à la lumière difïuse et plus ou moins afîaiblie.
L'effet des divers rayons peut même être observé directement au microscope sur la cellule bactérienne individuelle. En se plaçant dans des conditions aussi comparables que possible et en diminuant l'action calorifique par des procédés appropriés, Marshall Ward a constaté que, derrière un écran bleu, la croissance du Bacille charbonneux est 24 fois moindre, pour le même laps de temps, que derrière un verre rouge. Par conséquent, les rayons bleu violet agissent comme modérateurs sur la croissance de la Bactéridie à l'état végétatif, autant que comme agents nuisibles sur la puissance germinative des spores.
Chez les Bactéries, comme chez les autres plantes, ce sont donc les rayons chimiques qui exercent une action prépondérante sur les phénomènes protoplasmiques.
Downes et Blunt, Arloing, Buchner, Frankland avaient déjà, avec plus ou moins de netteté, reconnu l'action prédominante des rayons les plus réfrangibles. C'est également à cette action que Ganowsky et Geissler ont attribué la mort du Bacille typhique, et Ledoux-Lebard celle du Bacille diphtérique.
Nous n'avons pas à insister ici sur les conséquences pratiques qui découlent de ces observations, ni sur la destruction des microbes à l'air et au soleil dans la nature. Rappelons seulement que Buchner a vu le Bacillus pyocyaneus^ plus résistant que les Bacillus typhi et Bacillus coU, périr, en mai et juin, en trois jours à la lumière diffuse, en une heure au soleil, dans de l'eau pure ou même additionnée de bouillon nutritif. Il a observé que, dans l'eau d'un fleuve à débit régulier, le minimum de germes vivants se trouve à la fin de la journée. Dans l'eau d'un lac, l'action solaire se fait encore sentir à trois mètres de profondeur. Procaccini a obtenu des résultats analogues sur les eaux d'égout amenées au degré de dilution qu'elles présentent dans les rivières ou dans la mer.
S'il on est ainsi, l'action de la lumière doit varier avec la saison. Effectivement, Marshall Ward a pu reconnaître que, malgré l'influence que doit exercer la plus grande élévation de température dans l'eau pendant Tété, le nombre des Bactéries dans la Tamise est manifestement moindre dans cette saison qu'en hiver. Certes, bien d'autres facteurs peuvent entrer ici en ligne de compte, mais il n'en est pas moins probable que l'intensité plus grande et l'action plus prolongée do la lumière pendant les jours d'été sont la raison principale de cette diminution du nombre des Bactéries.
Les résultats acquis permettent aujourd'hui de se rendre compte de certains faits dont l'explication semblait auparavant difficile, tels que : la mort de la
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r,8 15I0L0GIE.
plus ùr|-an<lo partie dos ^eriiics de l'air, la piirelé de lair des liauls sommets, la destruction, à une lumière intense, des levures végétant normalement sur les grains de raisin. lalVaiblissemenl de certaines fermentations, comme celle qui produit l'acide acétiijue, quand la bactérie qui la détermine est exposée aux ravons un soleil, la projjagation par un temps lourd et chaud de certaines maladies occasionnées chez les plantes par divers Champignons, etc. On a remarqué, en etï'et, ([ue, chez ces derniers, les spores de plusieurs espèces sont influencées défavorablement par le libre accès de la lumière; il est possible que, chez les spores et les cellules reproductrices, qui sont obligées de commencer ou de continuer leur développement à la lumière, les matières colorantes dont elles sont si souvent pourvues jouent le rôle d'écrans absorbants. On ne saurait, en tout cas, méconnaître la portée de ces questions, non seulement dans la théorie des germes des maladies, mais encore dans tout le domaine de la science biologique.
4" Modifications de forme et de fonction. — Ajoutons enfin que la lumière occasionne, dans certains cas, des modifications de forme et de fonction. Si les premières sont peu saillantes, les secondes sont parfois bien manifestes. Il y a (Fabord l'atténuation de la virulence de plusieurs espèces pathogènes, telles que le Bacille du charbon, du choléra, etc. Il y a ensuite la perte du pouvoir chromogène de certaines espèces, telles que le Bacille rouge de Kiel, dont la couleur disparaît au soleil, surtout en présence de l'air ; il en est de même, d'après d'Arsonval et Charrin, pour les pigments du Bacille pyocyanique. Laurent a constaté que la culture colorée du Bacille rouge de Kiel, remise à l'obscurité, ne reprend pas sa couleur primitive : le trouble fonctionnel survit à la cause. De plus, le réensemencement longtemps continué de ces cultures décolorées a donné des cultures qui sont toujours restées incolores dans tous les milieux essayés, à la condition d'opérer à la température où elles s'étaient produites. Ici encore, ce sont les radiations les plus réfrangibles qui paraissent être les plus actives. Mais on voit aussi que la lumière n'est pas le seul facteur qui entre en jeu dans la production et la conservation de cette race nouvelle, et nous aurons l'occasion de retrouver des faits analogues chez d'autres Bactéries chromogènes.
C. Pression. — On sait par les expériences de Paul Bert que toute cellule vivante peut être tuée sous une certaine pression d'oxygène. Entre la limite inférieure physiologique, où s'exerce la respiration normale d'un microbe à l'état de végétation active et où se produit l'atténuation quand la végétation est en souffrance et la limite supérieure toxique, il y a toute une zone d'atténuation qui a été étudiée avec soin par Chauveau avec le Bacille du charbon, à une température voisine de 57".
Mais quelle serait l'action physique de la pression en présence d'un gaz inerte sur les manifestations vitales des microbes? C'est ce que l'on ne sait pas encore.
Certes avait cru que la putréfaction se produit encore sous une pression de 450 à 500 atmosphères. En opérant à 700 atmosphères, Regnard n'a remarqué de putréfaction dans aucune de ses expériences; mais il reste à savoir jusqu'à quel point la vitalité des microbes était suspendue ou supprimée. Ces essais n'indiquent pas, d'ailleurs, la part qui peut revenir à l'oxygène de l'air dans les résultats.
influp:n(;i-: nrs agents imiysiouks. 59
D'Arsonval et Charrin ayant, soumis à uno pression de 50 atmosphères, sous l'acide carbonicpie, le Bacille pyocvanicpie en culture sur agar, ont vu ce microbe périr au bout de 10 heures. Après C heur(;s, il ne manifestait plus sa fonction pigmentaire quand" on le porlait sur un nouveau milieu de culture. Peut-être, dans ce cas, l'acide carbonique n'agit-il pas simplement comme un gaz inerte.
D'autres microbes paraissent moins sensibles. En faisant agir l'acide carbonique sous une pression de 50 atmosphères, soit sur du lait renfermant des Bactéries, soit sur des papiers imprégnés d'une culture de charbon ou de spores de Bactéridie, ou d'une culture de Bacille typhique, Schaffer et Freudenreich ont constaté que, même après 7 jours, ni les microbes du lait, ni les spores du charbon ne sont tués; mais la Bactéridie avait été influencée, sans toutefois devenir stérile, et le Bacille typhique avait péri. Les résultats sont à peu près les mêmes quand, durant cette expérience, on porte la température à 60-65^*. Des résultats analogues ont été signalés par d'autres auteurs pour le Bacillus coli, le Staphylococcus aureiis, etc.
En recherchant l'action, non des gaz comprimés, mais de la compression des liquides où végètent des Bactéries, telles que le Bacille du charbon, le Staphylocoque doré, le Bacille du côlon, etc., Roger a constaté que ces microbes, tout en étant influencés par la compression, y sont beaucoup moins sensibles qu'à l'action des gaz comprimés.
F'raenkel avait étudié l'action de l'acide carbonique sur la végétation des Bactéries, mais à la pression ordinaire. La conclusion à tirer de ses recherches, c'est que tous les cas sont réalisés dans l'action de ce gaz, ce qui était à prévoir. Dans cette question, d'ailleurs, comme dans celles qui concernent l'influence d'autres age-nts, une foule de facteurs entrent en jeu, et chaque organisme exige une étude spéciale.
D. Électricité. — Les premières recherches concernant l'action de l'électricité sur les microbes sont dues à Schiel; mais elles méritent à peine d'être mentionnées, car, pour juger de l'effet produit parle courant électrique, l'auteur se contentait de regarder au microscope si les microbes de ses infusions étaient mobiles ou non. Cohn et Mendelshon reprirent la question en soumettant le Bacillus prodigiosiis à l'action du courant, dans un liquide nutritif de composition connue, qui servait ensuite à ensemencer un liquide nouveau. D'autres expériences eurent lieu sur un milieu solide parcouru par un courant galvanique circulant entre deux lames de platine parallèles.
Mais, dans les deux cas, les troubles apportés à la végétation du microbe doivent être rapportés à l'action électrolytique, qui rend les milieux acides au pôle positif et alcalins au pôle négatif. En outre, si le milieu renferme des chlorures, ce qui était précisément le cas dans les expériences précédentes, la décomposition électrolytique produit du chlore et des hypochlorites, qui sont des agents antiseptiques puissants. Il faut ajouter à cela que, si le courant est quelque peu intense, il est beaucoup plus difficile qu'on ne le pense, au premier abord, d'éviter les effets de l'élévation de température. Aussi les résultats de Cohn et Mendelshon, comme ceux d'autres auteurs opérant dans des conditions analogues, doivent-ils être rapportés aux actions chimiques du courant électrique.
Spilker et Gottstein ont cru tourner la difficulté en s'adressant aux courants
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induils. Mais leurs conclusions ont clé conl redites par l-'ricdenllial, qui, en fa, sant passer un courant de 15 à 20 ampères dans une spirale de 10 tours formanl une épaisseur de 5 millimètres autour d'un tube de 15 millimètres de diamètre, contenant une culture de Bacillus prodigiosua, n'a observé aucune action après plus d'une heure, alors même que le champ magnétique était très intense.
Plus récemment. d'Arsonval et Charrin ont pensé que le Bacille pyocyanique, grûce à ses propriétés spéciales, pourrait êtic un objet détude préférable aux espèces étudiées antérieurement. En se plaçant dans des conditions où les courants alternatifs devaient, d'après ces auteurs, exercer leur influence indépendamment de toute autre action susceptible de troubler les résultats, ils ont constaté que le premier effet consiste dans une diminution du pouvoir chromogène, tandis que la forme et les propriétés pathogènes restent sensiblement les mêmes; plus tard, la pullulation du microbe a paru être atteinte en proportion de la durée et de l'énergie du fluide.
On peut donc dire, en somme, que, si l'électricité vollaïque exerce une action directe sur les microbes, les effets observés jusqu'ici provenaient surtout des phénomènes physiques ou chimiques qu'elle détermine dans les milieux renfermant les microbes. Ces recherches auront eu du moins pour résultat de conduire à l'emploi de l'électricité comme agent producteur de chlore, d'eau oxygénée et d'ozone, en vue de la destruction des microbes.
E, Actions mécaniques. — On s'est demandé aussi quelle pourrait être l'influence de certaines actions mécaniques, telles que les chocs, les mouvements imprimés aux liquides de culture, sur le développement des microbes.
Horvath avait d'abord conclu à la nécessité de l'état de repos. Puis Hansen constata que la levure de bière se développe mieux quand on soumet le moût à une agitation modérée et cela dans des conditions telles que l'aération du liquide ne pouvait suffire à expliquer la plus grande rapidité de l'accroissement.
Pour Reinke, les vibrations déterminées dans les liquides de culture par les ondes sonores ont une action défavorable sur les Bactéries; pour B. Schmidt, le Staphylocoque doré souffrirait beaucoup du choc ou de l'agitation, tandis que e Bacille typhique ne paraît pas en être afîecté. D'autre part, Meltzer a vu qu'un ébranlement ininterrompu, tel que celui que produisent les machines d'une brasserie, peut tuer en 4 jours le Bacillus megatherium et le Bacilliis subtilis en milieu liquide. L'examen microscopique montre alors que les microbes se résolvent en fines particules amorphes. Nul doute, en somme, que, si ces actions mécaniques ont des effets réels, ils ne varient suivant les conditions et suivant les espèces. Peut-être les mouvements modérés, quand ils exercent une action favorable, sont-ils une source d'énergie pour la cellule vivante ?
F, Agents chimiques. — Pour compléter cet aperçu, nous aurions maintenant à parler de l'action des agents chimiques sur le développement des Bactéries. Mais, comme la question consiste en grande partie dans l'étude des antiseptiques et qu'elle trouvera place ailleurs, nous mentionnerons seulement certains résultats qui intéressent spécialement la morphologie de ces organismes.
Presque tous les bactériologistes ont pu observer des variations dans la morphologie des microbes sous l'influence de l'état physique et la composition des milieux de culture. Toutefois, dans les conditions ordinaires, ces variations sont assez limitées. Il n'en est plus de même avec certains microbes, quand on
DHCOMPOSITION, FEHMEXTAilOX KT l'UTHKrACTIOX. 41
modifie 1(^ milieu nouri'icioi' par raddilioii dv divors composés cliimiqucs; on arrive alors à dcMcrmiiier à volonh' des (diana^cmciits morphologiquos considérables.
Les expériences de Guignard et Charrin ont montré que, dans ces conditions, le bacille pyocyanique peut offrir des variations qui embrassent presque toutes les formes connues chez les microbes. Par l'emploi de substances telles que h; bichromate de potasse, l'acide salicylique, l'acide bori(jue, l'alcool, le naphtol, la créosote, etc., en proportions déterminées, on parvient à reproduire la forme; de microcoque, de bacterium, de bacille allongé, de filament, de vibrion, et même de spirille. Chacune de ces formes, reportée dans un milieu de culture normal, tel (pie le bouillon pur, redonne la l'orme typique du Bacille. Il faut remarquer, en outre, que, môme dans les milieux où elles se produisent, les formes en question font plus ou moins rapidement place à la forme typique, par suite de l'accoutumance du microbe au milieu, à condition, bien entendu, que la vitalité ne soit pas trop atteinte. Ces modifications s'accompagnent de changements dans les propriétés physiologiques, comme on peut en juger par la diminution ou la suppression de la fonction chromogène du Bacille, et ces propriétés réapparaissent aussi quand le microbe retrouve les conditions normales de son développement.
Quelque temps après, Wasserzug a fait prendre au MicrococcKS prodigiosus la forme de bacille en le cultivant dans un milieu acide, soit directement, soit après chauffage à 50"; il a communiqué de même la forme de filament au Bacille pyocyanique. Toutefois, il n'a pas établi que, même après les nombreuses cultures successives de ces nouvelles formes, les caractères normaux ne reparaissent plus dans les conditions normales. Cette remarque, on le verra, a son importance.
D'autres auteurs, en particulier Bouchard, Chauveau, Boger, Arloing, de Bary, Metschnikoff, ont remarqué des variations analogues chez divers microorganismes. Il en résulte qu'il faut accorder aux Bactéries une certaine plasticité morphologique, qui leur fait prendre des aspects divers suivant les milieux. Au point de vue pratique, le polymorphisme doit mettre en garde contre des déterminations spécifiques basées sur une connaissance incomplète de la morphologie; au point de vue théorique, il touche à la question de l'espèce, sur laquelle on reviendra ultérieurement.
g II. — ACTION DES BACTÉBIES SUB LE MILIEU MANIFESTATIONS VITALES
1° DÉCOMPOSITION DES MATIÈRES HYDROCARBONÉES ET AZOTÉES : FERMENTATION ET PUTRÉFACTION
Toute substance organique complexe peut nourrir successivement ou simultanément plusieurs microbes, dont chacun lui fait subir un mode de destruction spécial. Il y a, par conséquent, un nombre prodigieux de fermentations diverses, dont le résultat final est de ramener la substance organique à létat de gaz et d'eau.
[L GUIGNARD
42 lîlOLCXJŒ.
Dans raction des microbes sur les suhslanccs organi(iues, on dislingue <;ouv(Mil doux ordres de phénomènes : la pulréfaclion et la fermenlalion. En réalité, une telle distinction ne repose que sur des bases peu solides. L'identité frécpuMile des produits formés dans les deux cas en est une première preuve; en outre, largument tiré des odeurs fétides de la putréfaction est insuffisant, puisque ces odeurs font parfois défaut et que l'on connaît, d'autre part, des fermentations à odeur fort désagréable. C'est surtout l'utilité des produits formés dans les fermentations et leur emploi par l'homme qui ont donné lieu à cette distinction. On peut dire pourtant que la putréfaction, au sens vulgaire du mot, est exclusivement l'œuvre des Bactéries et résulte surtout de la décomposition des matières azotées, d'une composition complexe et d'un poids moléculaire élevé, tandis que, dans les fermentations proprement dites, les agents peuvent être aussi des Champignons inférieurs, et que les matières décomposées sont plus simples et les phénomènes qui se produisent mieux déterminés.
La décomposition des substances hydrocarbonées peut quelquefois être l'œuvre d'un seul microbe. C'est ainsi que les levures, quand elles vivent à la surface d'un liquide sucré, brûlent directement le sucre en donnant de l'eau et de l'acide carbonique, tandis qu'elles le transforment en alcool et en acide carbonique (puind elles vivent dans la profondeur. De même, le mycoderme du vin oxyde l'alcool en donnant aussi de l'eau et de l'acide carbonique; mais, s'il vit d'abord en anaérobie à l'intérieur d'un liquide sucré, il le fait fermenter, pour brûler ensuite à l'air l'alcool qui a pris naissance.
Le plus souvent, la transformation complète exige le concours de plusieurs organismes, dont les uns achèvent la décomposition commencée par les autres. Il se forme alors des produits intérimaires, tels que les acides lactique, butyrique, etc., qui sont les résidus d'une vie anaérobie, décomposables à leur tour par des organismes aérobies.
La destruction des substances azotées est le résultat de ces deux sortes d'actions. Aux dégradations successives qu'elles subissent correspondent des composés de plus en plus simples. Les premiers termes, encore très complexes, diffèrent surtout de la substance primitive par une plus forte proportion d'oxygène, comme s'il y avait eu oxydation ou adjonction d'une ou plusieurs molécules d'eau. A. Gauthier est d'avis que, dans l'économie animale, c'est essentiellement par hydratation que s'opèrent les premiers dédoublements des matières azotées. Rien ne s'oppose à ce qu'on admette un phénomène analogue en présence des ferments microbiens. Plus tard, on commence à voir apparaître des substances définies ou cristallisables : leucine, tyrosine, glycocolle, butalanine, et divers alcaloïdes analogues à ceux que fabriquent physiologiquement les plantes vireuses. A un degré moins élevé de l'échelle de destruction, se trouvent le phénol, l'indol, le scatol ; puis des acides volatils ou fixes à constitution simple, identiques à ceux qu'on observe avec les substances hydrocarbonées : acides acétique, lactique, butyrique, succinique, valérianique, oxalique, etc., qui sont combinés avec de l'ammoniaque simple ou des ammonia([ues composées, ces ammoniaques étant elles-mêmes les derniers produits résiduels d'une partie de l'azote de la substance azotée primitive. Enfin, au dernier degré, sont les gaz acide carbonique et hydrogène, parfois l'azote, divers carbures d'hydrogène, et notamment le gaz des marais, souvent même de l'hydrogène sulfuré, du méthylmercaptan.
Les anaérobies et ferments agissent de préférence sur les matériaux les plus
DKCOMPOSITION, FERMENTATION ET PUTREFACTION. 43-
coinplexos; les arrohics, seuls (•aj)iil)l('s (Je l'aiic disparaîl rc l(;s matériaux les plus simples, achèvent l'œuvre que les. premiers ont commencée. Les premiers rendent le plus souvent les milieux acides, les seconds les laissent plutôt alcalins, parce qu'ils brûlent plus à fond les acides organiques, et il n'est pas rare d'observer alors la formation d'ammoniaque simple ou d'ammoniaques composées, comme par exemple dans les cultures du Dacillus pi'odigiosus.
Il faut bien dire pourtant, et la raison en est facile à comprendre, que l'étude détaillée des divers produits de la destruction de la matière organique sous l'inlluencc du développement d'un microbe donné est encore très inconqilète. On sait bien, par exemple, grâce aux recherches de Perdrix, que la Bactéridie charbonneuse, en présence de l'oxygène, transforme la matière azotée du bouillon de viande, du sérum, de la caséine, en ammoniaque libre ou combinée, et que cette transformation, pour un milieu déterminé, s'arrête quand la quantité d'ammoniaque atteint un certain chiffre, variable avec la matière albuminoïde et la concentration, et l'on pourrait citer des résultats de ce genre pour d'autres microbes et d'autres substances nutritives. En remplaçant par l'asparagine les matières albuminoïdes, dont la connaissance est encore si insuffisante, Arnaud et Charrin ont pu mieux préciser l'ensemble des produits de la vie du Bacille pyocyanique dans un milieu de composition déterminée.
C'est surtout pour les fermentations des sucres qu'on connaît le mieux les produits de l'activité vitale. Encore faut-il bien remarquer, à ce sujet, qu'on s'est plutôt occupé d'établir l'équation chimique du phénomène que de rechercher les causes qui peuvent le faire varier. Or, la fermentation, étant un acte vital, est influencée par les variations multiples auxquelles sont soumis les êtres vivants. Si l'on réfléchit que, dans le courant de ce phénomène, chaque cellule d'un microbe ferment passe par un maximum d'activité, puis vieillit et meurt, et si l'on ajoute que les produits qui prennent naissance peuvent entraver l'action de ces cellules, on concevra l'impossibilité de représenter la fermentation par une formule unique et simple, et, par suite, la nécessité d'acquérir une connaissance plus approfondie de la vie intime des micro-organismes. A ce point de vue, on doit à Duclaux, Perdrix, Grimbert, des observations qui mettent bien en lumière la constante variabilité d'un procès fermentatif.
Corrélativement à ces phénomènes de destruction, le microbe se nourrit et s'accroît. Comme la cellule animale, il assimile et se fait des réserves de nature diverse (substance amyloïde dans le Bacillus amylobacter, le SpiriUum amyliferuin, etc., matières grasses et glycogène dans divers micro-organismes, etc.); il sécrète des diastases qui varient suivant la nature hydrocarbonée ou azotée de l'aliment, selon ses besoins à telle ou telle période du développement, et, sous ce rapport, dans le monde des infiniment petits, comme dans le monde des êtres supérieurs, le même mécanisme entre enjeu, et les mêmes diastases servent aux mêmes actions; enfin, il fabrique des produits spéciaux qu'il rejette dans le milieu où il croît et se multiplie.
11 résulte de là que, soit par épuisement, soit par adjonction des produits résiduels de la vie, le milieu nutritif devient généralement impropre à une nouvelle cultvu-e du même microbe. Mais un autre microbe pourra s'y développer, si ses besoins ne sont pas les mêmes, ou si la réaction du milieu ou les résidus de la végétation du premier ne s'opposent pas à sa pullulation. C'est le cas des fermentations qui se superposent.
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