La reproduction
Pour la plupart des levures la multiplication asexuée (mitotique) est la forme majeure de multiplication. Mais les Saccharomyces cerevisiae ont la capacité de se reproduire aussi par voie sexuée et de jongler entre ces deux types de reproduction en fonction du milieu. Ainsi si le milieu rassemble de bonnes conditions elles bourgeonnent tandis que si le milieu présente de mauvaises conditions elles sporulent.
a) Reproduction asexuée : bourgeonnement
La multiplication asexuée (par opposition à la reproduction sexuée) correspond à la capacité des organismes vivants de se multiplier seuls (sans partenaire), c'est-à-dire sans faire intervenir la fusion de deux gamètes de sexes opposés. Dans un certain nombre de cas, les organismes vont strictement reproduire le patrimoine génétique, aux erreurs près (petites possibilités de mutation). C'est notamment le cas de la reproduction par division cellulaire : la mitose.
La multiplication asexuée permet la colonisation rapide des milieux : elle permet la production d'un grand nombre de descendants et une vitesse de prolifération élevée mais génère une variation génétique désordonnée conduisant à l’extinction probable des clones par accumulation de mutations ; Cette colonisation est rapide car tous les individus donnent des descendants. De même, l'individu n'a pas de partenaire, il n’a pas à rechercher un individu de l'autre sexe ou à attendre une éventuelle pollinisation, et ce temps économisé peut être consacré à produire des descendants par voie asexuée.
Enfin, si l’on raisonne en termes de besoin énergétique, la reproduction asexuée demande un investissement énergétique plus faible que la reproduction sexuée. Elle ne nécessite généralement pas la construction de structures particulières comme celles qu'exige la reproduction sexuée pour la rencontre des gamètes ou la dissémination, les individus n’ont pas à dépenser de l’énergie dans la recherche du partenaire de l’autre sexe et cette énergie peut être intégralement investie dans la formation de descendants qui seront ainsi en plus grand nombre. Par cette rapidité, la reproduction asexuée permet l’occupation d’un milieu favorable par ces levures, c’est à dire la colonisation.
Les Saccharomyces cerevisiae, se reproduisent par bourgeonnement dans un milieu favorable : présence de sucre et de minéraux (organisme hétérotrophe). La cellule mère gonfle en un ou deux points une petite hernie apparaît en ce point de la surface de la cellule, grossit et se détache de la cellule mère lorsqu’elles ont atteint la même taille. Dans le noyau un processus particulier se met en place :
- la réplication : les chromosomes à une chromatide se dupliquent pour former un chromosome à deux chromatides portant le même programme génétique.
- la mitose : afin d’obtenir deux noyau identiques nous assistons à un prophase, un métaphase, une anaphase et une télophase. Lors de ces différentes étapes les chromosomes s’alignent sur le plan équatorial de la cellule, leur centromère se sépare et chaque chromatide de chaque chromosome migre à un pôle de la cellule. Ce dernier se sépare enfin en deux noyaux au même programme génétique ayant des chromosomes à une seule chromatide.
Les cellules filles donnent à leur tour de nouveaux bourgeons, on arrive ainsi à des chaînes de cellules. Le temps nécessaire à la formation d’une nouvelle génération de levures (pour un développement complet de la cellule) est d’environ deux heures dans les conditions optimales. Une cellule de levure peut produire plusieurs générations de cellules (environs 100 bourgeons).
Les cellules mères peuvent aussi former plusieurs bourgeons en même temps ; les cellules filles peuvent former des bourgeons alors qu’elles ne sont pas encore séparées de la cellule mère accélérant encore plus la multiplication et donc la colonisation du milieu. Les cellules mères portent parfois des « cicatrices » c’est la marque de sa séparation avec les bourgeons qu’elle a formés. Généralement, la cellule fille sera plus petite que la cellule mère mais grandira pour atteindre une taille maximale.
b) Reproduction sexuée : la sporulation
La reproduction sexuée fait référence à la rencontre d’individus ou bien, ici, de cellules mâle et femelle. Elle n'implique pas forcément d'accouplement, car des organismes immobiles comme les plantes, les champignons, les moules, sont aussi capables de reproduction sexuée. La multiplication sexuée possède des inconvénients comme la nécessité d’un partenaire ce qui peut être parfois difficile ou entraîner une compétition ou bien le faible nombre de descendants , de plus les demandes en ressources nécessaires, énergétiques, pour produire les gamètes sont supérieures à la reproduction asexué. Cependant l’avantage majeur est la protection du génome car le nombre de mutation chez les descendants est beaucoup moins élevé car les ceux-ci ne sont pas des clones de la cellule mère comme dans le cas de la reproduction asexuée mais leur programme génétique dépend des deux parents. De plus les spores produites par les levures dans ce cas sont plus résistantes aux conditions extrêmes du milieu.
Lorsque les conditions du milieu sont trop extrêmes les levures se conduisent comme des bactéries, elles se reproduisent par sporulation en attendant que les conditions redeviennent favorables (retour à une reproduction par bourgeonnement). La cellule doit alors conserver son information génétique et un autre processus que la mitose intervient : la méiose. Celle-ci comporte deux étapes. Nous disposons au départ d’une cellule diploïde à 2n chromosomes monochromatidiens.
- Première division pendant laquelle la cellule va se diviser en deux cellules filles ayant chacune n chromosomes à deux chromatides.
- Deuxième division pendant laquelle chaque cellule fille va se diviser encore en deux pour donner 2 cellules fille à n chromosomes mais à une chromatide.
Grâce à ce processus, l’information génétique est gardée et la cellule s’est divisée en quatre cellules filles contenues dans un asque.
