Saccharomyces cerevisiae

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Saccharomyces cerevisiae
Description de l'image S cerevisiae under DIC microscopy.jpg.
Classification
Règne Fungi
Division Ascomycota
Sous-embr. Saccharomycotina
Classe Saccharomycetes
Sous-classe Saccharomycetidae
Ordre Saccharomycetales
Famille Saccharomycetaceae
Genre Saccharomyces

Espèce

Saccharomyces cerevisiae
Meyen ex E. C. Hansen, 1883

Synonymes

  • Candida robusta, Diddens and Lodder
  • Saccharomyces ellipsoideus, E. C. Hansen, 1883

Saccharomyces cerevisiae est un micro-organisme, une levure particulière parmi tous les ferments, levains, levures, etc. utilisés depuis la haute Antiquité : les Égyptiens, les Babyloniens, mais également les Celtes, l’utilisaient pour la fabrication de boissons fermentées, du pain, du kéfir, du vin et de la bière de fermentation haute. Elle a été découverte, isolée et identifiée au milieu du XIXe siècle par des brasseurs hollandais à la demande de la corporation des boulangers parisiens qui commençaient à industrialiser leur production et cherchaient, pour faire leur pain, un procédé de fermentation plus fiable et plus rapide que leur levain traditionnel. Ainsi, dans ces domaines, certains mélanges de ses différentes souches sont appelées « levure de boulanger » et « levure de bière ». Enfin, par analogie avec son mode de reproduction, elle est également nommée « levure à bourgeon » (ou « levure bourgeonnante », budding yeast en anglais). L'addition de Saccharomyces cerevisiae est admise comme levure de panification par le Décret n°93-1074 en France[1].

Étymologie

Saccharomyces cerevisiae est construit sur les racines grecques σάκχαρις, saccharo (sucre), μύκης, myces (champignon) et le mot latin cerevisia -ae, cervoise (mot d'origine gauloise désignant la bière)[2].

Description

Saccharomyces cerevisiae est un eucaryote unicellulaire, se présentant sous forme de cellules isolées, ovoïdes à arrondies, longues de 6 à 12 µm et larges de 6 à 8 µm. À l'état naturel, on retrouve Saccharomyces cerevisiae principalement sur les fruits comme les raisins et sur la grande majorité des écorces d'arbres (par exemple sur le chêne).

Cycle de vie

Photographie au microscope optique de deux levures en bourgeonnement.
Le bourgeonnement.
Représentation schématique du cycle de vie de Saccharomyces cerevisiae.
Cycle de vie de Saccharomyces cerevisiae.
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Saccharomyces cerevisiae est capable de se multiplier sous deux formes  : une forme diploïde (2n = 32 chromosomes) et une forme haploïde (n = 16 chromosomes).

Le cycle cellulaire de Saccharomyces cerevisiae est très stéréotypé et peut s’accomplir de deux manières : par reproduction asexuée ou par reproduction sexuée. Les cellules haploïdes se multiplient en bourgeonnant : la cellule mère bourgeonne une cellule fille plus petite (mitose), mais possédant la même information génétique. Il existe des cellules haploïdes « a » et des cellules haploïdes « α » qui correspondent à des signes sexuels distincts[3]. Ces deux types de cellules ne se distinguent pas morphologiquement mais par la phéromone qu'elles produisent : MATa ou MATα. Les phéromones libérées permettent l'amorce du processus de fécondation en se liant à un récepteur spécifique. Ensuite c'est la fusion entre une cellule « a » et une « α » qui donne naissance à une cellule diploïde « a/α ». Tant que l'environnement est favorable, le diploïde se multiplie par bourgeonnement. Si les nutriments viennent à manquer, la cellule repasse en phase haploïde par un processus de méiose. On obtient finalement quatre noyaux haploïdes qui sont inclus dans les spores (ascospores) contenues dans un sac appelé asque. L'enveloppe de l'asque se rompt à maturité et libère alors deux cellules « a » et deux cellules « α » qui peuvent recommencer le cycle.

Les souches industrielles sont souvent polyploïdes (3, 4, 5n chromosomes) et donc possèdent plusieurs gènes pour un même caractère. Elles sont donc plus stables génétiquement car difficiles à faire muter. La plupart de ces souches sont incapables de sporuler dans les conditions de culture industrielle et se reproduisent par bourgeonnement.

Métabolisme

Saccharomyces peut produire l'énergie nécessaire à sa survie et à sa reproduction de deux manières différentes, en fonction du milieu ambiant. Ces deux modes de production d'énergie sont :

Le premier est utilisé en cuisine, tandis que la fermentation est privilégiée pour la production d'alcool tel que le vin, la bière, le cidre et bien d'autres.

Une température de 30-35 degrés est optimale pour sa reproduction.[1]

Génome

Saccharomyces cerevisiae est également très utilisée comme organisme modèle en biologie cellulaire et en génétique car il présente plusieurs avantages :

  • il est facile à manipuler en laboratoire (pousse sur des boîtes d'agar ou en culture) ;
  • son temps de génération est rapide (1 à 2 h dans un environnement optimal) ;
  • il est non pathogène : on trouve Saccharomyces cerevisiae dans notre microbiote, sur la peau, les cavités orales, l'oropharinx, le vagin et le tube digestif[4] ;
  • il peut vivre sous forme diploïde et haploïde : croisements faciles et manifestation directe des phénotypes ;
  • conservation des processus de biologie cellulaire fondamentaux qui permet des études sur les fonctions ancestrales ;
  • son génome est petit.

En 1996, ce fut le premier eucaryote dont le génome d'une de ses souches, S288C[5] a été séquencé[6]. Entreprise considérable pour l'époque, le séquençage du génome de la levure nécessita la collaboration de 641 scientifiques répartis dans 96 laboratoires dans le monde[7]. Leur travail fut coordonné par seize généticiens sous la supervision d’André Goffeau, alors professeur à la Faculté d’ingénierie biologique, agronomique et environnementale de l'université Catholique de Louvain. Son génome nucléaire, composé de 16 chromosomes linéaires, fait 12 millions de paires de bases et contient de 5 800 à 6 572 gènes[8]. On estime que l'Homme partage 23 % de ses gènes avec cette levure.

En 2011 est initié le programme Fungal Genomes Project, afin de séquencer le génome d'espèces plus ou moins proches de la levure (800 génomes décryptés en 2018). À partir de 2013, plusieurs équipes de recherche se concentrent sur Saccharomyces cerevisiae, avec l'objectif de séquencer le génome de 1 011 levures de toutes origines. Leurs travaux permettent de construire un arbre phylogénétique, dans lequel 813 des 1 011 souches se regroupent en 26 lignées. Cet arbre indique que l'espèce la plus proche de S. cerevisiae est S. paradoxus (une levure des arbres décidus) et que les souches de S. cerevisiae les plus proches de S. paradoxus viennent de Chine : S. cerevisiae a très certainement son origine en Chine[9],[10].

L'ensemble des données génomiques concernant Saccharomyces cerevisiae sont rassemblées sur Saccharomyces Genome Database.

Notes et références

  1. ↑ (en) « Décret n°93-1074 du 13 septembre 1993 pris pour l'application de la loi du 1er août 1905 en ce qui concerne certaines catégories de pains » (consulté le )
  2. ↑ Alix Lefief-Delcourt, La levure de bière, Leduc.s Editions, , p. 22.
  3. ↑ (en) Amar J. S. Klar, « The Yeast Mating-Type Switching Mechanism: A Memoir », Genetics, vol. 186,‎ , p. 443–449 (ISSN 0016-6731 et 1943-2631, PMID 20940334, PMCID 2942867, DOI 10.1534/genetics.110.122531, lire en ligne, consulté le )
  4. ↑ Valar Anoop et al., Review of current methods for characterizing virulence and pathogenicity potential of industrial Saccharomyces cerevisiae strains towards humans, 2015, DOI 10.1093/femsyr/fov057
  5. ↑ (en)Stacia R. Engel et al. « The Reference Genome Sequence of Saccharomyces cerevisiae: Then and Now », G3, 1er mars 2014, vol. 4, no. 3, p. 389-398, DOI 10.1534/g3.113.008995, texte intégral
  6. ↑ (en) A. Goffeau, B.G. Barrell, H. Bussey, R.W. Davis, B. Dujon, H. Feldmann, F. Galibert, J.D. Hoheisel, C. Jacq, M. Johnston, E.J. Louis, H.W. Mewes, Y. Murakami, P. Philippsen, H. Tettelin et S.G. Oliver, « Life with 6000 genes », Science, vol. 274,‎ , p. 563-567 (PMID 8849441)
  7. ↑ Nathaniel Herzberg, La souris, reine contestée des labos dans Le Monde du 18 février 2015, Suppl. Sciences et Médecine, p. 4
  8. ↑ « Saccharomyces cerevisiae Genome Overview | SGD », sur www.yeastgenome.org (consulté le )
  9. ↑ Hervé le Guyader, « La levure de boulanger vient de Chine », Pour la science, no 491,‎ , p. 94-96.
  10. ↑ (en) Jackson Peter, Matteo De Chiara, Anne Friedrich, Jia-Xing Yue, David Pflieger et al., « Genome evolution across 1,011 Saccharomyces cerevisiae isolates », Nature, vol. 556,‎ , p. 339-344 (DOI 10.1038/s41586-018-0030-5).

Voir aussi

Liens externes

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