Présentation
Les levures sont des champignons microscopiques unicellulaires - appartenant donc au règne fungique - très répandus dans la nature (vivant sur les fruits, les fleurs et autres sources contenant des sucres). Elles ont la capacité de fermenter des matières organiques minérales ou végétales pour produire des substances variées. Ces levures sont le plus souvent rondes ou ovales, d’environ 6 à 8 micromètres (à peu près dix fois plus grandes que les bactéries) et peuvent aller jusqu’à 50 micromètres.
a) Composition d’une levure
Les levure sont des champignons unicellulaires : c’est donc une et une seule cellule. Cette cellule est composée de plusieurs organites :
- Tout d’abord une paroi cellulaire imperméable pour permettre une forte résistance au pH.
- La vacuole assure la turgescence cellulaire : elle contient de l’eau, des glucides, des ions, et des pigments et elle permet le stockage de différentes substances.
- Le cytoplasme contient le noyau de la cellule et les autres organites.
- Le noyau de la cellule porte le programme génétique et comme toute cellule une paroi nucléaire est présente.
- Les mitochondries permettent de produire de l’énergie pour la cellule.
- Les ribosomes ont pour fonction de synthétiser les protéines en décodant l'information contenue dans l'ARN messager.
- Le réticulum endoplasmique modifie les protéines. Des parties de la membrane du réticulum sont en continuité avec la membrane externe du noyau.
- Le nucléole est un domaine du noyau et est le siège de la transcription des ARNr qui entreront dans la fabrication des ribosomes.
Chez les Saccharomyces, les chromosomes situés dans le noyau sont au nombre de 16 simples ou 16 paires selon la forme haploïde ou diploïde de la cellule.
b) Différentes espèces de levures
Les champignons peuvent être également classées par leur mode de multiplication :
- Les ascomycètes se reproduisent par un processus sexué à l’origine des ascopores contenus dans un asque et résultant de la transformation d'une cellule oeuf après méiose. Les levures appartiennent à cette partie de champignons.
- Les basidiomycètes réalisent une reproduction sexuée avec formation de basidiospores sur une baside.
- Les deutéromycètes regroupent l'ensemble des levures ne présentant pas de mode connu de reproduction sexuée.
Cependant, il existe plusieurs centaines d’espèces de levures : certaines sont capables de provoquer une fermentation, comme Saccharomyces Cerevisiae. Nous trouvons aussi des levures consommant du lactose (dans les produits laitiers et certains fromages). Enfin, nous connaissons un petit nombre de levures pathogènes : Candida albicans (responsable du muguet des jeunes enfants et des vaginites et Cryptococcus neoformans (disséminée par les pigeons, pouvant provoquer des méningites fatales). Nous en trouvons également dans le tube digestif des insectes, et certaines sont responsables de mycoses (connues sous le nom de candidoses).
Les espèces de levures diffèrent par leur équipement enzymatique : certaines ne peuvent utiliser comme substrat que le glucose, d’autres sont capables d’assimiler l’amidon, le saccharose, le maltose, le lactose, … La plupart des levures suivent une multiplication asexuée mitotique qui est la forme majeure de multiplication. Cependant, il existe deux types de divisions mitotiques chez les levures : par bourgeonnement (cas des Saccharomyces), ou par scission.
Une deuxième classification existe : les scientifiques se basent sur le système de reproduction sexuée des levures. Nous distinguons deux groupes majeurs:
- Les levures « vraies » ou levures ascosporogènes ont un mode de reproduction sexuée qui s’apparente à celui des champignons ascomycètes (pézizes, morilles, truffes…). Elles produisent des spores, qui sont stockées dans une sorte de sac : l’asque. Les Saccharomyces cerevisiae font parties de ce groupe.
- Les levures « imparfaites », ou levures anascosporogènes : certaines ne forment pas de spores, d’autres ont un système de reproduction plus complexe comme les champignons supérieurs.
c) Condition de croissance
Les levures survivent à un large spectre de types environnementaux. Leur gamme de tolérance de température varie de 0 à 55°C. Leur température de prolifération est comprise entre 12 et 40°C, avec une température idéale de croissance, dans un milieu aérobique, entre 30 et 40 °C.
Ayant une paroi imperméable aux ions H+ et OH-, la tolérance au pH des Saccharomyces cerevisiæ se trouve dans une gamme variant du pH 2,4 au pH 8,6.
Comme les autres champignons, les levures se nourrissent de matières organiques, minérales et /ou végétales.
L’espèce Saccharomyces cerevisiae est très répandue. Elle intervient dans la fermentation du pain et la bière (entre autre). Elle est communément appelée « levure de bière » ou « levure de pain » et c’est celle que nous étudierons. En effet, la plupart des levures utilisées par l’homme appartiennent au genre Saccharomyces, littéralement « champignon du sucre ».
d) Utilisation des Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae est la principale levure pour la production vinicole (forte capacité de fermentation, tolérance au faible pH et aux hauts niveaux d’alcool). C’est aussi la levure de bière et la levure de boulanger (production rapide de dioxyde de carbone à partir de sucres) ce sont elles en effet qui font lever le pain.
Cependant c’est aussi un outil biotechnologique pour la production de protéines d’intérêt commercial ainsi qu’un outil de criblage de nouveaux médicaments (antibiotique).
Pour les biotechnologistes, les levures sont avant tout des êtres vivants qui combinent des propriétés des bactéries (la vitesse de leur multiplication, la simplicité de leurs exigences nutritionnelles) et des propriétés d’organismes supérieurs. La Saccharomyces cerevisiae est une espèce modèle pour l'étude de la génétique et de la physiologie eucaryote. En 1996, ce fut le premier eucaryote dont le génome ait été séquencé.