Louis Pasteur
La fermentation et dissymétrie moléculaire
1-Pourquoi Pasteur s'intéresse à la fermentation ?
C'est en 1854 que Pasteur commença à faire l'étude des fermentations. Tout débuta par son intérêt pour la cristallographie transmis par son professeur de minéralogie. Il étudia donc les cristaux de tartrates et de paratartrates . Ceci l'amena à sa première découverte : la dissymétrie moléculaire. Il se rendit compte que les deux cristaux ne renvoyaient pas la lumière de la même façon .
Dissymétrie moléculaire:
Après plusieurs recherches et expériences , il conclut que deux cristaux constitués des mêmes atomes, d'une même nature, d'une même composition chimique et du même nombre chimique sont identiques dans les deux corps. Cette identité s'évanouit quant à leur arrangement moléculaire. Un jour, il constata qu'une solution de tartrate, qu'il avait préparée, s'était altérée sous l'effet d'une température ambiante plus élevée qu'à l'ordinaire. Visiblement, elle fermentait. Dans le liquide trouble, on voyait des moisissures. Voici donc le début de ses travaux sur la fermentation, les infiniment petits et la génération spontanée.
2-L'étude concrète de la fermentation
La fermentation est un phénomène connu et utilisé depuis l'Antiquité. Avant Pasteur, le terme fermentation était appliqué, de manière vague, à toutes les altérations qui se produisaient dans la matière organique et aboutissaient à la production de substances alcoolisées ou acides. C'est la fermentation qui transforme le lait en fromage et les jus de fruits en vin ou en cidre. L'équation de Gay-Lussac, datant de 1815, permet de montrer la réaction de fermentation :
C6H12O6 ----> 2 C2H6O + 2 CO2
( Cette équation n'a pas été contestée cependant ses explications n'étaient pas spécialement claires )
En 1856, un industriel lillois vint lui demander de résoudre ses problèmes de fermentation du jus de betterave. Pasteur va alors découvrir le rôle des micro-organismes dans la fermentation et démontrer toutes les thèses réfutant les théories sur la génération spontanée . Il mettra 15 longues années pour effectuer ses travaux. Il abouti à la preuve directe de la présence de germes dans l'air en recueillant les fines particules en suspension dans l'atmosphère et en les examinant au microscope. Suite à ses observations faites au microscope, Pasteur classera les êtres vivants microscopiques, ou "ferments", en deux grandes catégories: aérobies (qui ont besoin d'oxygène pour vivre) et anaérobies (qui ne peuvent vivre en présence d'oxygène). Il prouve que les germes n'apparaissent pas spontanément dans les milieux "propices à la fermentation", mais qu'ils proviennent du milieu environnant et se multiplient lorsqu'ils sont dans des conditions favorables. Un milieu nutritif stérilisé par chauffage ne peut pas fermenter s'il est conservé à l'abri des germes. Pasteur réalisa l'expérience suivante: Dans des ballonnets à col effilé, il introduisit un liquide sucré et de l'extrait de levure. Puis, il porta ce mélange à ébullition, afin d'y détruire la vie déplacée par le courant de vapeur d'eau s'échappant par l'ouverture étroite du tube terminal du ballonnet et d'en chasser l'air. Lorsque les ballonnets furent pratiquement vidés d'air et rendus stériles, il scella le tube du chalumeau, alors que la vapeur s'échappait encore. Le liquide contenu dans le vase put ainsi se conserver, sans être troublé, pour une période indéfinie, c'est-à-dire jusqu'à ce que le « col de cygne » soit ouvert, permettant ainsi la contamination du produit par l'air ambiant. Il étudia les fermentations lactique, alcoolique, butyrique et la dégradation de l'acide tartrique. A l'aboutissement de tous ses travaux, Pasteur conclue que toute les fermentations sont dues à la présence d'un micro-organisme. Il découvre aussi que la masse de produit transformé est considérable par rapport à celle des ferments mis en jeu, par exemple une bactérie peut transformer, par jour, jusqu'à deux mille fois son propre poids d'éthanol. Selon l'importance de l'aération au cours de la fermentation, les résultats de la réaction sont très différents. Sans air, le sucre fermenté donne beaucoup d'alcool, mais peu de cellules de levure. En aérobiose, le contraire se produit.