Expériences de Gayon. — Les déductions qui

précèdent ont été confirmées par une expérience curieuse, où M. Gayon a étudié du fumier introduit, à moitié tassé, dans une caisse d'un mètre cube, dont les parois étaient faites d'un treillis de fer^ et où l'air circulait li- Ijrement. Il a vu la température monter jusqu'à 72^, tandis qu'elle ne s'éleva guère qu'à 150 dnu^ le même fumier, tassé de la môme façon dans une caisse de bois plein, de même dimension, où l'air ne pouvait entrer. C'était séparer les deux effets superposés dans le tas du fumier de Grignon. De plus, dans le tas non aéré^ il se produisait une fermentation forménique active, si bien que du fumier enfermé dans une bonbonne pouvait fournir un gaz combustible. Tous ces phénomènes étaient dus à l'action de ferments figurés, que M. Gayon n'a pas isolés et cultivés en cultures pures (on ne savait pas faire sûrement cette séparation en 1883 et 1881), mais qu'il a montrés capables d'attaquer la paille, le papier, la cellulose en milieu nutritif, avec production de formène.

395. Expériences de MM. Scliloesing. — MM. Schlœsing" père et fils ont montré depuis qu'on n'avait pas le droit d'attribuer à des microbes tout l'acide carbonique dégagé dans les conditions des expériences de MM. Reiset, Dehérain, Gayon, et que le fumier stérilisé abandonnait encore un peu d'acide carbonique sous l'influence d'un courant d'air, en dehors de toute action microbienne, probablement par des actions d'oxydases ou par une combustion directe de quelques-uns des éléments. Mais, lorsque les microbes sont présents, l'action est infiniment plus vive. Les tables suivantes donnent le nombre de grammes d'acide carbonique dégagés par heure pendant les trois premiers jours par un kil. de fumier, pesé à l'état sec. En I sont les nombres correspondant au fumier stérilisé ; en II, les nombres du fumier inoculé après stérilisation avec un peu de fumier frais. L'expérience a été faite à diverses températures.

FERMENTATION FORMÉNIQUE 46o

I II

On voit que l'action chimique, négligeable vis-à-vis de l'action microbienne aux températures ordinaires, devient très sensible à des températures voisines de celle qu'atteint le fumier dans les couches supérieures du tas. A partir d'une certaine température, l'action des microbes s'éteint, et il ne reste plus que l'action chimique qui augmente avec la température aussi jusqu'à un certain degré", peut-être relié avec la destruction des oxydases.

La marche de la fermentation forménique dépend aussi de la température. Dans le cas examiné par MM. Schlœsing, la même quantité de fumier avait donné en 24 heures, comme moyenne de 5 jours passés à diverses températures, les quantités suivantes d'acide carbonique et de gaz des marais, évaluées en litres, I correspond toujours au fumier non stérilisé, II à l'autre.

I II

A 60" la fermentation forménique semble éteinte, tandis qu'elle ne l'est pas à 52". Il faut dire du reste que dans ce tas de fumier, la fermentation n'était pas uniquement forménique, attendu qu'il se dégageait de l'hydrogène.

En résumé, la fermentation forménique est une fermentation anaérobie, qui peut être très active à des températures peu supérieures à la température ordinaire, et qui s'éteint à une température voisine de celle à laquelle cessent les autres fermentations. La combustion qui se développe dans les couches extérieures du fumier est destinée surtout à protéger les couches profondes contre la pénétration doxy-

MM^ CITAPITRE XXII

gène, et n'est ainsi (jLrindircetement utile à la fermentation forméniqne.

296. Expériences de M. Hébert. — Jusqu'ici nous ne nous sommes pas préoccupés de la portion de la cellulose de la paille qui était attaquée dans le fumier. M. Hébert a abordé ce sujet avec une méthode d'analyse qui lui est particulière et qui tient compte de la gomme de bois, que M. Hébert avait découverte dans la paille en même temps que ïollens.

Après avoir déterminé par les métbodes connues l'humidité, les cendres, l'azote total, les matières solubles dans l'éther et dans l'eau, on introduit 2 gr. de paille épuisée à l'éther et à l'eau dans un tube avec une solution à 10 0/0 de soude caustic|ue ; on scelle le tube à lampe et on chauffe à 120° pendant trois heures. Puis on étend d'eau pour pouvoir filtrer. Il reste sur le filtre la cellulose ou d'une manière plus générale tout ce qui a résisté à ce traitement énergique. On la pèse ; on la calcine pour en déterminer les cendres, car elle est accompagnée de beaucoup de matières minérales provenant, soit de la paille, soit des parois du tube de verre qui a été attaqué par la soude.

La gomme de bois, et aussi ce que nous avons appelé la vasculose, restent en solution dans la liqueur. On neutralise par l'acide chlorhydricjue étendu, et on évapore à sec au bain-marie. La masse, reprise par l'eau, laisse un résidu, formé surtout de vasculose, à un état grenu et dense, cjui en facilite la fîltration. Ce résidu doit être incinéré comme le premier, car il contient aussi beaucoup de cendres.

Enfin le liquide filtré, séparé de la vasculose, et concentré au bain-marie, est additionné d'une c[uantité d'acide chlorhydrique correspondant à 5 0/0, puis saccharifîé en flacon bouché, au bain de sel pendant 2 heures. On obtient un sucre réducteur qu'on évalue avec la liqueur de Fehling,

FERMENTATION FORMÉNIQUE 467

et dont le poids correspond à peu près à la difierencc entre le poids initial de paille, et la somme des poids do cellulose et de vasculose. Tout cela est un peu indécis comme contours, car le facteur de transposition qui permet de passer du volume de liqueur de Fehling réduite au poids du xylose, tel qu'il a été déterminé par Stone, est un peu incertain et dépend de la concentration de la liqueur sucrée. Mais nous n'en sommes pas encore aux tins détails avec une substance aussi complexe, et la méthode précédente peut au moins donner des résultats comparatifs.

La paille mise en poudre a élé introduite dans des ballons et additionnée de dissolutions de carbonates de potasse et d'ammoniaque à o 0/0, concentration que divers essais antérieurs avaient montrée comme la plus favorable à la fermentation forménique. Les ballons, placés à 55", étaient ensemencés avec quelques centimètres cubes de purin. Les expériences ont duré trois mois, pendant les([uels la paille a perdu environ la moitié de son poids. Le tableau suivant donne les résultats obtenus, en les bornant à l'étude des variations de la substance hydrocarbonée.

Mat. introduites Mat. retrouvées

Matières soluhlf^s clans Iclher.

Sucres, tannins, acides, etc. . .

Cellulose

Vasculose

Xvlane

en gr.

en gr.

iM

Ainsi, la perte en substances hydrocarbonées a atteint en tout, 42 0/0 du poids total de ces substances au début. Yoilà pour l'ensemble. Si on passe au détail, on voit que c'est la xvlane qui a été le plus atteinte, puis vient la cellulose, puis la vasculose. Ce résultat ne laisse pas que d'être curieux quand on songe que la vasculose est soluble dans les liquides au degré dalcalinité de ceux du fumier :

c'est elle qui l'orme les longues stalactites qu'on voit pendre aux brins clans les portions oîi se font les suintements. Elle ne semble clone pas atteinte là où la cellulose et la xylane le sont, et ce sont par conséc|uent, en apparence au moins, les parties les plus inattaquables qui subissent la transformation la plus active.

Il y a une autre interprétation qui semble mieux d'accord avec ce que nous savons, c^est de considérer la vasculose comme étant une étape de la cellulose dans la voie de la désagrégation, et la xylane comme étant une étape nouvelle. Dans cette conception les cjuantités de vasculose et de xylane constatées sont une différence entre les cjuantités produites et les quantités détruites, et de leur diminution, on ne peut plus conclure à l'intensité des transformations dont elles ont été le siège. Une analyse plus précise de ces résidus, surtout au point de vue des pentoses contenues^ eut peut-être pu faire la lumière sur ce point.

Il aurait été bon, en outre, dans cette exj^érience, de faire une étude complète des gaz dégagés, de façon à pouvoir faire un bilan de l'opération. C'est ce qu'a fait M. Schlœsing dans un autre travail, très intéressant, comme on va le voir, par ses conclusions, mais incomplet à son tour en ce cjue l'auteur n'y a pas fait une analyse immédiate des éléments de la paille, et s'est contenté d'une analyse organicjue élémentaire. En le résumant, je laisserai^ comme je l'ai fait pour le précédent, tout ce qui est relatif à l'azote, que nous retrouverons dans une autre partie de cet ouvrage.

89*7. Hîxpériences de M. Schlcesing père. — L'expérience a été faite sur un échantillon de fumier, prélevé sur un tas, et haché pour en assurer autant que possible l'homogénéité. Enfermés dans un ballon qui permettait de recueillir les gaz, et dans lequel on faisait le vide à l'origine. 117,4 gr. de ce fumier frais ont donné, en 2 mois passés à 52°, environ 9 litres de gaz qu'on a exactement

FERMENTATION FORMENIQUE 469

recueilli et analysé. Le dégagement a été surtout abondant à Torigine : il a atteint environ l'équivalent de 1.400 ce. pour un kil. de fumier frais le 6" jour après la mise en flacons ; il était tombé au dixième environ de ce chitTre quand on a mis fin à l'expérience.

Les gaz dégagés étaient composés exclusivement d'acide carbonique et de formène. Le volume du second a toujours dépassé celui du premier. Le rapport entre les deux volumes ne s'est rapproché de l'unité que vers la fin de l'expérience. Avant, il était compris entre 1,40 et 1.10, tantôt s'élevant, tantôt s'abaissant.

En somme il s'est dégagé, abstraction faite de l'acide carbonique introduit au début, pour assurer le maintien de la vie anaérobie.

Volume Poids Carbone Oxygène Hydrogène

en ce. en gr.

C02 4.217,5 8.296 conlenant 2.263 6.033 7

en* 4.577,4 3.276 » 2.457 » 0,819

Tous ces matériaux sont sortis du flacon, et nous devons les retrouver en déficit dans les matériaux qui y sont contenus. Analysons donc ce contenu. Le fumier n'avait pas changé d'aspect. Sa couleur ne s'était nullement foncée, et il avait conservé son odeur franche d'étable. Les brins de paille luisaient comme avant, et étaient seulement devenus plus friables ; ils avaient perdu une partie de leur^ substance, mais avaient conservé leur structure générale : c'est bien ce qui devait arriver si quelques-uns de leurs éléments constitutifs avaient seuls été atteints.

L'analyse du fumier frais a permis de savoir ce qu'on avait introduit dans le flacon de carbone, d'hydrogène et d'oxygène provenant de ce chef. L'analyse du fumier fermenté a indiqué ce qo^il restait de ces éléments. Je laisse de côté, comme je l'ai dit, l'azote et aussi les cendres, dont nous n'avons que faire pour le moment. Pour les

autres éléments, on a trouvé les nombres que voici, exprimés en grammes :

Garl)onc

Oxygène

Ilydrogèi

Avant fermentation

Après Ibniien talion.. ...

Nous voyons tout de suite que la perte en carbone correspond aussi exactement qu'on peut le souhaiter, dans une expérience aussi complexe, avec le j^oids du carbone trouvé dans l'acide carboni(jue et le formène dégagés. Il n'en pouvait être autrement ; tout le carbone de ces gaz ne pouvait provenir que des matériaux du fumier.

Mais il en est autrement pour l'oxygène et l'hydrogène. Le fumier n'a subi qu'une perte totale de 3,70 -h 0,53 = 4,23 gr., tandis que nous trouvons que les gaz ont emporté 6,85 gr. de ces deux éléments. Il faut donc que l'eau du fumier ait pris part à la décomposition, et en elîet, si on cherche quels sont les poids d'oxygène et d'hydrogène dans les gaz dégagés qui sont en excédaut sur les poids perdus par la paille, on trouve :

Oxygène 6,033 — 3.700 = 2.333

Hydrogène 0,826 — 0,528 = 0,298

Le poids d'hydrogène trouvé dans les gaz a passé de 0,819 à 0,826 en tenant compte de celui qu'on avait retrouvé dans un peu d'ammoniaque produite pendant l'opération. On voit que ces deux chitfres d'oxygèae et d'hydrogène sont exactement dans le rapport de 8 à 1.

11 y a donc de l'eau qui prend part à la réaction, et il est curieux de retrouver avec la fermentation forménique un fait que nous avons déjà rencontré dans d'autres fermentations. Il y a pouriant à ce sujet une remarque à faire, l'équation que nous avons écrite plus haut

Qi.fpoQ,o^ 2H-0 =6CIP -\- 6C0montre qu'une certaine proportion d'eau intervient néces-

FERMENTATION FORMKNIQUR 471

sairement dans le phénomène. Les 25,1 gr. de matière hydrocarbonée introduits dans le flacon auraient, en les comptant comme cellulose, ce qui est excessif à cause de la présence de la matière azotée, exigé l'adjonction de 2 gr. 8 d'eau, d'après la formule ci-dessus. L'expérience donne 2 gr. 63. L'erreur est supérieure à celles du reste de l'expérience. Mais nous avons compté que c'était une cellulose, donnant des hexoses, qui fermentait. Avec des celluloses donnant des pentoses^ on a l'équation

CiogicQs 2H 0 = 5CH* + 5C0^

qui précisément comporte l'adjonction d'une plus forte proportion d'eau, pour le même poids de matière. Aussi l'intervention des pentoses se trouve en quelque sorte inscrite dans les résultats de l'expérience, sans que l'auteur y ait songé, et uniquement parce qu'il opérait bien.

598. Dislocation de la molécule de cellulose. — Pour le pentose comme pour l'hexose, la formule théorique que nous avons écrite correspond à la formation de volumes égaux d'acide carbonique et de formène : cette égalité des volumes n'est pas tout à fait réalisée dans l'expérience de M. Schlœsing. 11 y a environ 42 d'acide carbonique contre 45 de formène. Cette diminution de CO" peut s'expliquer par la formation de carbonates et de bicarbonates aux dépens de lammoniaque provenant de la fermentation de ja matière azotée. Mais rien ne nous assure, d'un autre côté» qu'une partie de l'acide carbonique ne reste combinée pour donner un corps plus brûlé que le sucre. Dans tous les cas, tout ce qu'an peut dire, c'est que cette dislocation anaérobie donne, comme toutes les autres, un corps plus oxygéné et un corps moins oxygéné.

599. Phénomènes généraux. — Dans le cas où le corps le plus oxygéné est de l'acide carbonique, et c'est évidemment le cas général, ce procès est très net. La cel-

lulose est disloquéo d'un seul coup, avec rintcrvention de Teaii, en deux éléments gazeux. La condition théorique de cette fermentation est l'intervention du microbe ou des microbes spécifiques, sur lesquels on ne sait qu'une chose, c'est qu'ils doivent fonctionner en milieu alcalin. En milieu acide, lorsque la vie est anaérobie, on voit apparaître des fermentations acides, avec production d'acides gras et d'hydrogène. Quand on opère en milieu artificiel, il faut ajouter à l'avance de quoi établir et même conserver l'alcalinité du milieu, en se méfiant pour cela de la craie qui n'amène jamais le milieu qu'à la neutralité, et encore à la condition que les acides qu'elle a à saturer soient assez puissants. Quand on opère avec le fumier, il faut laisser fonctionner, en môme temps que la fermentation forménique, la fermentation ammoniacale qui fournit l'alcali, et comme les ferments anaérobies des matières azotées aboutissent moins facilement à l'ammoniaque que les ferments aérobies, il y a là une antinomie entre la fermentation forménique et la fermentation ammoniacale qui doit l'accompagner. La seconde risque d'être insuffisante, et la première risque alors de dévier. On lui rend les conditions plus favorables en arrosant de purin, c'est-à-dire d'un liquide fortement alcalin, dans lequel les acides dégagent de grandes quantités d'acide carbonique j)rovenant des bicarbonates. C'est peut-être pour cela que la pratique de l'arrosage des tas de fumier par le . purin est souvent si utile. Elle ramène partout l'alcalinité nécessaire, elle produit des alternatives de vie aérobie et anaérobie. De plus, il semble bien qu'elle ait, à côté de cette influence physiologique, une action chimique. Elle dissout, grâce à sa réaction alcaline, une partie des matériaux que les microbes et leurs diastases ont seulement gélatinisés, et qui, arrivant à l'extérieur du tas avec les suintements, forment, à l'extrémité des brindilles, ces dépôts en stalactites, au moment où l'ammoniaque en excès dans le liquide s'évapore au contact de l'air ou se sature aux dépens de l'acide

FERMENTATION FORMENIQUE 473

carbonique que le tas dég-ag'e. Nous allons retrouver ces phénomènes de gélatinisation du tissu quand nous parlerons de la formation des lig'nites et des houilles, et pour le moment, nous n'insisterons pas davantage.

Contentons-nous de faire remarquer que c'est en grande partie par suite de cette longue macération dans un liquide alcalin que peu à peu la paille se désagrège, et que le fumier devient gras, butyreux. 11 y a encore de la matière cellulosique qu'on peut en retirer, soit en le délayant dans l'eau, où les parties insolubles restent en suspension, soit en saturant par un acide le liquide filtre. C'est précisément cette matière cellulosique que nous avons vue fermenter dans les expériences de M. Reiset, portant sur du fumier consommé, et dans les expériences de M. Hébert, qui nous a fourni un exemple de dégradation portant sur toutes les variétés de cellulose, avec une gazéification complète d'une partie de ces produits.

Voilà tout ce que l'on sait sur les phénomènes anaérobies qui se produisent dans l'intérieur du tas de fumier. Pour épuiser nos connaissances sur ce sujet, il faudrait encore parler des actions aérobies qui se produisent à sa surface. Mais là, nous en sommes encore réduits à parler d'actions générales de combustion. Pour préciser, il faudrait faire l'étude séparée de l'action des diverses espèces microbiennes qui peuvent concourir au phénomène. Il y a certainement entre la matière à laquelle elles s'attaquent, et les produits de combustion, eau, acide carbonique, ammoniaque, auxquels elles aboutissent, des paliers intermédiaires, des stades de transformation qui seraient intéressants. La seule étude que je connaisse, sur ce point, est celle d'un champignon qui s'attaque à un végétal vivant, de sorte que son histoire se rattache à la pathologie végétale. Mais ce n'est pas la première fois que nous trouvons profit à étudier au point de vue chimique une espèce pathogène. Disons quelques mots de l'action du Pourr'tdiô.

300. Action du cliainpignon du Pourridié. — Ou connaît sous le nom de pouvi-idiô une maladie particulière des racines de la vigne, envahies par un duvet blanc que llartig' a étudié dans un travail classique, et qu'il a nommé Dematophora nccafrix. Les germes de ce champignon pénètrent dans les racines par la moindre tissure, et y produisent des plaies qui s'étendent^ en perforant les cellules et détruisant les tibres du bois. En essayant de cultiver ce végétal en cultures pures, Behrens a rencontré une espèce, qu'il n'identifie pas absolument avec l'espèce étudiée par llartig, mais qui s'en rapproche beaucoup, et qu'il appelle provisoirement psendo-dematophora : c'est celle dont les propriétés physiologiques nous intéressent.

Ce champignon pousse sur des milieux très variés (pain, farine de riz, fruits, bois, etc.) en y donnant un mycélium d'un blanc brillant, formé de filaments ramifiés, de diamètre très variable. 11 peut aussi pousser avec la plus grande facilité dans une solution minérale contenant par litre 10 gr. de nitrate d'ammoniaque, 5 gr. de phosphate de potasse, 25 gr. de sulfate de magnésie, et dans laquelle il n'y a pas d'autre aliment hydrocarboné que du papier de Suède, lavé à l'acide chlorhydrique et à l'acide fluorhydrique. Il faut donc qu'il liquéfie d'avance cette cellulose typique, et on devine qu'il ne doit pas être embarrassé de trouver à vivre sur un bois quelconque (ehêne, acacia, saule, peuplier, sapin). Cependant c'est sur la vigne qu'il prospère le mieux, et son indifférence apparente vis-à-vis de la matière alimentaire ne l'empêche pas d'être spécialisé pour le végétal sur lequel on le rencontre d'ordinaire.

La dissolution de la fibre se fait évidemment par une cellulase, qui donne du dextrose dont le végétal se sert. Ainsi qu'il arrive le plus souvent en pareil cas, on ne trouve jamais de dextrose dans le liquide de culture, parce que le végétal le consomme au fur et à mesure de sa production. Mais si, dans une culture faite, on met à la

FERMENTATION FORMENIQUE 475

fois du nouveau papier et du chloroforme, de façon à suspendre l'activité protoplasmique et à permettre la diffusion des matières contenues dans les filaments mycéliens, on trouve au bout de quelque temps que le liquide réduit la liqueur de Fehling\

Outre cette diastase, le champignon en sécrète encore une autre dissolvant la gélatine ; il dissout les erains d'ami-

don, et on peut remplacer le papier par de l'amidon, dans l'expérience précédente. Il intervertit le saccharose ; il donne de l'émulsine. Malgré tout, Rehrens n'a pourtant jamais réussi à infecter artificiellement des plantes vivantes, quelle que soit la variété des espèces auxquelles il s'est adressé. Les conditions initiales de sa culture sur ce milieu vivant nous échappent encore, mais la plante nous intéresse surtout par ses propriétés physiologiques, et on peut la prendre pour type des moisissures qui procèdent dans le sol à la combustion de la matière hydrocarbonée. Toutes ces mucédinées sont d'activés productrices des diastases les plus diverses. Sans doute il n'arrivera pas qu'elles s'attaquent à la fois à toutes les parties de la plante. Ici encore, la nature physique et la nature chimique des tissus auront un rôle à jouer. Nous savons d'un autre côté que l'action d'une même diastase sur un même tissu dépend des conditions de milieu. De là nue foule de combinaisons diverses, dans lesquelles entreront en jeu, du côté des diastases, leur qualité, leur quantité ; du côté des tissus à détruire, leur qualité chimique et aussi le degré de coagulation ou de polymérisation de leurs matériaux constituants ; du côté du milieu extérieur, sa température, son degré dhumidité ou de sécheresse^ etc. Voilà ce qui se passerait avec une seule mucédinée. Si maintenant nous songeons au nombre et à la variété des espèces présentes, à leur ubiquité, à la facilité avec laquelle se peuple de leurs germes tout milieu disposé à les nourrir, on aura une idée générale de la complexité du phénomène que nous étudions, et aussi de son unité.

Faute (le détails plus précis, nous devons nous en tenir à cette notion générale qui s'applique du reste non seulement à la gazéification des celluloses, mais aussi à celle de tous les résidus de fermentation, butyrates, acétates, oxalates de chaux que nous avons rencontrés jusqu'ici. Il arrive, pour toute substance en voie de dégradation microbienne, un moment où elle ne peut plus entretenir la vie anaérobie : c'est alors les êtres aérobies qui en prennent possession, et pour peu qu'elle soit exposée à la sécheresse, ce sont les mucédinées qui s'implantent, parce que leurs filaments mycéliens leur permettent de la supporter. Chacune d'elles laisse, comme résidu de son action, une petite quantité de cendre et une petite quantité de tissu vivant, formé d'une variété de cellulose que le végétal ne détruit pas, puisqu'il la fabrique, mais qui forme à son tour un substratum nourricier pour une espèce voisine, qui la brûle, en n'en utilisant à son tour qu'une petite partie pour en former des tissus vivants qu'une troisième espèce, ou la première, détruit à son tour, de sorte que tout finit par retourner à l'atmosphère et à l'eau. Le cycle est terminé et un autre recommence.

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