Dossier - L'interdisciplinarité et la transdisciplinarité dans l'oeuvre de Louis Pasteur

[Sommaire] [Introduction] [Dissymétrie moléculaire] [Situation épistémologique] [Enchaînement transdisciplinaire] [L'oxygène] [Ecologie microbienne] [Transdisciplinarité] [Bibliographie]

V - L'oxygène, vercteur de la transdisciplinarité

Le substrat de la fermentation (le sucre), mais également l'ammoniaque et des sels minéraux (des phosphates) constituent un milieu favorable à la multiplication de la levure. Un autre constituant en fait également partie, dont le rôle métabolique de condition suffisante mais non nécessaire fut brillamment établi par Pasteur : l'oxygène. En observant la diversité des produits de la fermentation lactique, Pasteur fut amené à distinguer de celle-ci une nouvelle fermentation, la fermentation butyrique, dont les agents, des infusoires, "vivent et se multiplient à l'infini sans qu'il soit nécessaire de leur fournir la plus petite quantité d'air ou d'oxygène libre."³⁵ Au contact de l'air, sur les bords de la préparation microscopique, les animalcules perdent leur motilité. Un courant de gaz carbonique les laisse indifférents, un courant d'air atmosphérique les tue. Pasteur croit avoir découvert le phénomène de la "vie sans air". Ce qui nous importe ici est moins la singularité de ce phénomène au regard des conceptions régnantes sur le rôle oxydant de l'oxygène dans la respiration et le métabolisme que l'observation de la toxicité de l'oxygène, une observation qui ne restera pas sans suite dans la microbiologie.

Les infusoires de la fermentation butyrique, écrit Pasteur, vivent sans air, l'air les tue. Cette découverte en suscite plusieurs autres, non moins paradoxales. Loin d'être l'exception, la vie sans air devient la règle et quasiment la définition de la fermentation. Anaérobie facultatif, la levure peut vivre avec ou sans oxygène. En présence d'oxygène, il y a nutrition; en son absence, fermentation³⁶. Avec l'anaérobiose, Pasteur apporte à la biochimie un phénomène fondamental, mais propose immédiatement des interprétations et généralisations erronées. Selon lui, la fermentation a pour but d'enlever au sucre l'oxygène qui n'est pas fourni à l'état libre. Ces faits et interprétations résument la philosophie de Pasteur en la matière. L'identification de la fermentation à l'anaérobiose est un fait acquis. La thèse selon laquelle l'oxygène reste requis dans l'anaérobiose est une interprétation erronée. Pour Pasteur l'oxygène reste, sous une forme libre ou liée, indispensable à la vie - conception à laquelle la biochimie, au terme de longs développements, tournera le dos.

La raison pour laquelle l'aérobiose reste un processus plus fondamental que l'anaérobiose aux yeux de Pasteur, est que l'aérobiose caractérise la plupart des organismes inférieurs. Cette généralisation était erronée, comme les faits le montreront bientôt : la découverte des bactéries autotrophes par Winogradsky fut une seconde étape majeure dans la constitution et la classification des grands types de processus métaboliques, de capture et de transformation de l'énergie par les êtres vivants. Relever les interprétations de Pasteur qui se sont plus tard révélées erronées n'est pas seulement l'occasion de montrer comment, dans la science, le vrai et le faux "se tiennent". La rationalisation est un jeu dans lequel la nature a le dernier mot. L'issue du jeu n'est guère prévisible. En outre, la biologie était un terrain moins favorable que la chimie aux entraînantes spéculations de Pasteur, trop prompt peut-être à présenter ses interprétations comme les conséquences les plus naturelles et les seules possibles des faits.

Aérobiose et anaéobiose sont des conditions qui permettent de faire apparaître ou disparaître à volonté telle ou telle espèce de micro-organisme, ainsi que d'activer, chez les organismes susceptibles de vivre dans les deux conditions, des processus métaboliques différents. Au cours de ses études sur les fermentations, puis sur les rôles de l'oxygène dans la vinification, Pasteur a observé de nouveaux faits qui l'ont conduit vers une nouvelle découverte : la présence d'oxygène a pour effet d'interrompre la fermentation anaérobie pour induire la nutrition aérobie. La levure de bière, placée dans des conditions anaérobies, fermente. Placée dans des conditions aérobies, la même levure croît et se multiplie beaucoup plus rapidement. Pasteur découvre un corollaire de ces "deux manières de vivre essentiellement distinctes" que possède la levure : "si l'on détermine le pouvoir fermentant de la levure, alors qu'elle assimile du gaz oxygène libre, on trouve que ce pouvoir fermentant de la levure a presque complètement disparu"³⁷. Cet "effet Pasteur" d'adaptation métabolique, qui consiste dans la diminution de l'utilisation du glucose au cours de la consommation de l'oxygène, est une nouvelle contribution de Pasteur au corps de connaissances et de problèmes de la biochimie, qui suscitera par la suite d'importantes recherches conduites par certains des biochimistes les plus grands du vingtième siècle³⁸.

Ces notions induisent une réflexion plus approfondie sur les effets de l'oxygène. Une conséquence de la "vie sans air" est que l'oxygène ne joue aucun rôle dans les phénomènes de putréfaction, ainsi que le montre Pasteur en 1863. Dans les conditions qu'il institue, en l'absence de germe, l'oxydation directe des matières organiques est insensible³⁹. La putréfaction est donc l'œuvre des micro-organismes. Pasteur attacha beaucoup d'importance à cette conclusion, l'un des facteurs qui devaient l'entraîner sur la voie des problèmes proprement médicaux.

Pasteur, fort intéressé par ses origines aux questions de viticulture, a consacré des études particulières à la fabrication du vinaigre et du vin. Dans ces deux cas, l'oxygène ne joue pas le même rôle. Il est nécessaire, en faible quantité, au déclenchement de la fermentation des moûts de raisin car il favorise la multiplication des ferments. Mais la fermentation alcoolique proprement dite est anaérobie. En outre, l'oxygène a été considéré comme l'ennemi du vin en raison de son rôle dans l'acétification qui produit le vinaigre, sorte de "fermentation" due à un mycoderme aérobie⁴⁰. L'oxygène doit-il pour autant être exclu de la vinification? Distinguant l'action brusque (acétification) et l'action lente de l'oxygène, Pasteur lui attribue plusieurs rôles, avant et après la fermentation. Il réinterprète certaines expériences de Gay-Lussac, qui avait montré qu'une faible quantité d'oxygène déclenche la fermentation : il conclut que l'oxygène permet le développement du ferment de l'état de germe à la forme adulte⁴¹.

En outre, l'oxygène pénétre lentement à travers les parois de bois des tonneaux, des fûts de chêne, en même temps que s'effectue par ces parois une certaine évaporation du vin. Cette pénétration favorise le vieillissement du vin, par une action lente de l'oxygène, qui représente aux yeux de Pasteur une oxydation de certaines substances présentes dans le vin. Le moût du raisin, le vin "sont des liquides fort remarquables lorsqu'on les envisage dans leurs rapports avec le gaz oxygène. Ils sont toujours privés d'oxygène libre, parce qu'ils sont très oxydables, et toujours prêts, par conséquent, à enlever à l'air une certaine proportion de ce gaz"⁴². Pasteur explique de la sorte le résultat de ses analyses qui montrent à la fois l'absence d'oxygène dissous dans le vin des tonneaux, et la grande capacité de dissolution de l'oxygène par le vin. Le vin maintenu hors du contact de l'oxygène ne vieillit pas. Ces travaux sont fort remarquables par la magistrale manière dont l'expérimentateur démêle les différentes actions de l'oxygène et par la perception qui est la sienne de la complexité de ces phénomènes, complexité que l'on peut définir comme la coexistence d'effets distincts susceptibles de rester inapparents à l'observateur, la perception de certains pouvant conduire à en négliger d'autres.

Pasteur, sans abus de langage, parle des "maladies" des vins comme des altérations causées par l'activité de certains micro-organismes⁴³. Conserver les qualités du vin nécessite de tuer les germes responsables. Après avoir essayé l'emploi de substances chimiques, Pasteur, en 1865, découvre l'action du chauffage (procédé déjà utilisé par ailleurs d'une manière empirique)⁴⁴. Pasteur déposa une demande de brevet d'invention pour ce procédé, connu bientôt sous le nom de "pasteurisation". Procédé de stabilisation, le chauffage n'empêche pas le vieillissement du vin, dû à l'action chimique de l'oxygène.

"Les sciences gagnent toutes à se prêter un mutuel appui"⁴⁵. Il n'est pas dans notre propos de reconstituer l'ensemble des démarches qui ont amené Pasteur, après de longs délais, à pénétrer sur des terrains proprement médicaux, puis à élaborer ses techniques d'atténuation des microbes, et à les appliquer aux vaccinations. Quelques constatations cependant s'imposent. Les travaux sur le vinaigre, le vin ou la bière, les remarques sur les conditions de l'asepsie offrent des analogies frappantes, sur la stabilisation par chauffage ou les effets de l'oxygène, analogies ayant trait aux conditions de vie des microbes. Ces analogies fondent une discipline nouvelle, la microbiologie, qui se développe sur ces terres fertiles. L'un des propagandistes en est Emile Duclaux, dont l'ouvrage Ferments et Maladies (1882) s'attache à décrire les propriétés générales et les conditions d'existence des microbes, avant d'étudier leur rôle pathogénique.

La toxicité de l'oxygène sur les organismes anaérobies stricts est une conséquence des découvertes pastoriennes. Lorsque, bien des années après ses études sur les fermentations, Pasteur montre à propos de l'atténuation du "virus" du choléra des poules (organisme aérobie) que l'oxygène de l'air "affaiblit et éteint la virulence"⁴⁶, une certaine similitude ne peut manquer de frapper. Pourquoi l'oxygène? Des recherches sur les fermentations à celles sur les maladies, les rôles divers joués par l'oxygène sont un sujet constant de la recherche pastorienne, l'un des fils qui la parcourent, l'un des guides de la transdisciplinarité. Le passage de la microbiologie à la médecine ne peut être réellement effectué (et pas seulement imaginé ou rêvé) qu'à l'aide de certains facteurs ou conditions. A côté d'autres agents, comme la chaleur, l'oxygène joue un rôle important dans cette transition. Bien des faits, grands ou petits, en témoignent. En commentant le pansement ouaté du chirurgien Guérin, Pasteur recommande le chauffage préalable de la ouate et note que le passage de l'oxygène pourrait favoriser la guérison. L'éloignement des germes est un facteur, l'action de l'oxygène dans la nutrition cellulaire et la réparation de la plaie en est un autre⁴⁷. L'oxygène n'agit pas par la destruction des ferments (du moins pas les aérobies), mais aide à la cicatrisation.

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