Dimorphisme de la levure Saccharomyces cerevisiae en fonction des conditions azotées

Résumé du document

La levure Saccharomyces cerevisiae, Champignon unicellulaire du règne des Ascomycètes est une des levures les plus utilisées dans les domaines de l'industrie agro-alimentaire pour la fabrication du vin, de la bière ou du pain. Afin de réaliser les réactions anaérobies de fermentation recherchées dans l'agro-alimentaire, cet organisme a besoin d'ATP et de NADH,H+. Pour les produire, la levure doit donc absorber des nutriments tels que les glucides qui pourront être oxydés et être à l'origine d'énergie. De manière générale, la levure peut évoluer en milieu aérobie ou en milieu anaérobie. En laboratoire, leur culture requiert un milieu minimum, c'est-à-dire un milieu comprenant les éléments nécessaires à la vie de la levure. Un milieu minimum pour la levure comporte : une source de carbone (métabolisée par la glycolyse, par le cycle de Krebs ou par les fermentations), une source d'azote, ainsi qu'une source de phosphate, de soufre et d'oligo-éléments.
Cela nous amène à nous demander si la levure peut survivre sur des milieux où il y a une carence en certains des éléments essentiels, par exemple une carence en carbone organique ou en azote. En effet, nous observons que certaines souches de Saccharomyces cerevisiae survivent sur des milieux particulièrement pauvres en azote, azote qui est usuellement nécessaire à la synthèse de protéines. De plus, nous observons que les cellules de levures n'ont pas la forme habituelle ronde, mais sont associées sous une forme de filament, c'est-à-dire une suite de cellules accolées entre elles par une partie de leur paroi. Nous avons une même levure qui peut se présenter sous deux différentes formes : c'est ce qu'on appelle un dimorphisme. Nous pouvons nous demander quelles sont les conditions trophiques qui influent sur le passage d'une forme à l'autre. Après avoir mis en évidence cette dualité, nous étudierons les paramètres nutritionnels qui régissent cette transition dimorphique. Enfin nous verrons quelle est l'importance biologique de ce changement de morphologie pour la levure.

Extraits

[...] Par exemple, nous avons mis en culture des souches sur les mêmes milieux, sans observer de dimorphisme (les colonies de levures étaient peu nombreuses et avaient une forme ronde sur tous nos milieux). D'autres filamentent sur Milieu Ammonium mais pas sur Milieu Proline. Nous pouvons penser que cette spécificité est due à des gènes particuliers dont l'expression serait régulée. Dans la majorité des cas que nous avons rencontrés, la levure change de morphologie lorsqu'elle manque d'azote : on peut se demander quel est l'intérêt biologique de cette transition qui est sans doute coûteuse en énergie. [...]

[...] Nous avons donc mis en culture la souche sur des milieux à concentration décroissante d'ammonium et étudié l'allure de leurs filaments. Figure 7 : Graphique indiquant la morphologie des colonies en fonction de la concentration en sulfate d'ammonium Figure 8 : Photographie d'une colonie bosselée (qualifiée d'intermédiaire) au microscope optique Observations : pour un milieu pauvre mmol/L de sulfate d'ammonium) la levure ne croît pas sous forme filamenteuse, ses colonies sont rondes et ont un contour lisse. C'est seulement sur un milieu encore plus pauvre en azote (concentration seuil) que la levure passe sous forme filamenteuse. [...]

[...] C'est donc la cellule de levure qui réalise la transition dimorphique, ce qui a ensuite des répercussions sur la forme générale de la colonie. Ainsi nous avons constaté qu'il existe une dualité chez la levure S. cerevisiae : dans un milieu pauvre en azote s'effectue une transition de forme levure-filament. On se demande alors quelles sont les modalités de cette transition. Nous pourrions tester plusieurs paramètres physico- chimiques et biologiques afin d'étudier leur influence sur cette transition, comme par exemple l'influence de la température. Nous avons choisi d'approfondir l'influence de la nutrition azotée. [...]

[...] Importance biologique de la croissance filamenteuse Nous pouvons proposer une interprétation du dimorphisme que présente la levure Saccharomyces cerevisiae. En effet, nous avons pu faire les trois observations suivantes : - sur un milieu pauvre en azote (on choisit le Milieu Ammonium) la levure se développe en filaments de plus grande taille (cf. figure 6b) : en moyenne les cellules de forme ronde mesurent 8 μm (écart- type : 0,5 μm) alors que les cellules de filaments mesurent 12,5 μm (écart-type : 0,8 μm). [...]

[...] Peut être que cela est dû au fait que le sulfate d'ammonium entre plus facilement dans la levure (par des canaux). On pourrait aussi supposer que la chaîne de réaction permettant de transformer la proline en divers acides aminés utilisables nécessite plus d'énergie que pour l'ammonium, qui est facilement utilisable par déshydrogénation ( NH3 chez les Champignons. On pourrait donc considérer le comme une meilleure source d'azote pour la forme ronde de S. cerevisiae que la proline, du moins dans le cas de la souche que nous avons étudiée. [...]