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8.2 : Levures - Biologie

8.2 : Levures - Biologie


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Objectifs d'apprentissage

  1. Décrivez brièvement les levures et indiquez comment elles se reproduisent de manière asexuée.
  2. Décrivez brièvement les pseodohypae, les hyphes, les blastoconidies (blastospores) et les chlamydoconidies (chlamydospores) et nommez une levure produisant ces structures.
  3. Nommez trois levures potentiellement pathogènes et indiquez une infection que chacune provoque.

Morphologie de la levure

  1. Les levures (voir Figure (PageIndex{1})) sont des champignons unicellulaires qui apparaissent généralement sous forme de cellules ovales de 1 à 5 µm de large sur 5 à 30 µm de long.
  2. Ils ont des structures eucaryotes typiques (voir Figure (PageIndex{2}) et Figure (PageIndex{3})).
  3. Ils ont une paroi cellulaire polysaccharidique épaisse.
  4. Ce sont des anaérobies facultatifs.
  5. La levure Candidose est dit être dimorphicine qu'il peut se développer comme une levure ovale, bourgeonnante, mais dans certaines conditions de culture, la levure bourgeonnante peut s'allonger et rester attaché produisant des structures filamenteuses appelées pseudohyphes. C. albicans peut également produire de véritables hyphes similaires à des moisissures (voir Figure (PageIndex{4})). Dans ce cas, de longs filaments ramifiés sans forme de septa complet. Les pseudohyphes et les hyphes aident la levure à envahir les tissus plus profonds après avoir colonisé l'épithélium. Les spores asexuées appelées blastoconidies (blastospores) se développent en grappes le long des hyphes, souvent aux points de ramification. Dans certaines conditions de croissance, des spores de survie à paroi épaisse appelées chlamydoconidia (chlamydospores) peuvent également se former aux extrémités ou dans le cadre des hyphes (voir la figure (PageIndex{5}).)

Pour plus d'informations : Une comparaison des cellules procaryotes et eucaryotes de l'unité 1

Le rôle des composants de la paroi cellulaire fongique dans l'initiation de la défense corporelle

Pour se protéger contre l'infection, l'une des choses que le corps doit d'abord faire est de détecter la présence de micro-organismes. Le corps le fait en reconnaissant des molécules uniques aux micro-organismes qui ne sont pas associées aux cellules humaines. Ces molécules uniques sont appelées motifs moléculaires associés aux agents pathogènes ou PAMP. (Parce que tous les microbes, et pas seulement les microbes pathogènes, possèdent des PAMP, les modèles moléculaires associés aux agents pathogènes sont parfois appelés modèles moléculaires associés aux microbes ou MAMP.)

Les composants de la paroi cellulaire de la levure qui fonctionnent comme des PAMP comprennent les acides lipotéichoïques et le zymosan. De plus, les bactéries et autres micro-organismes possèdent également des glycanes riches en mannose (chaînes glucidiques courtes avec le sucre mannose ou fructose comme sucre terminal) qui fonctionnent comme des PAMP. Ces glycanes riches en mannose sont communs dans les glycoprotéines et glycolipides microbiens mais rares dans ceux de l'homme. Ces PAMP se lient à des récepteurs de reconnaissance de formes sur une variété de cellules de défense du corps et déclenchent des défenses immunitaires innées telles que l'inflammation, la fièvre et la phagocytose.

Animation flash montrant la libération de mannanes fongiques des parois cellulaires d'une levure et leur liaison ultérieure aux récepteurs de reconnaissance de formes sur un macrophage.

version html5 de l'animation pour iPad montrant la libération de mannanes fongiques des parois cellulaires de la levure et leur liaison ultérieure aux récepteurs de reconnaissance de formes sur un macrophage.

Pour plus d'informations : examen des modèles moléculaires associés aux agents pathogènes (PAMP) de l'unité 5

Pour plus d'informations : examen des récepteurs de reconnaissance de formes de l'unité 5

Pour plus d'informations : examen de l'inflammation de l'unité 5

Les composants de la paroi cellulaire de la levure activent également la voie alternative du complément et la voie des lectines, des voies de défense qui jouent divers rôles dans la défense de l'organisme. Les molécules de la paroi cellulaire peuvent également déclencher une immunité adaptative telle que la production de molécules d'anticorps contre les antigènes de la paroi cellulaire bactérienne. Un antigène est défini comme une substance qui réagit avec les molécules d'anticorps et les récepteurs d'antigène sur les lymphocytes. Un immunogène est un antigène qui est reconnu par le corps comme non-soi et qui stimule une réponse immunitaire adaptative.

Le corps reconnaît un antigène comme étranger lorsque les épitopes de cet antigène se lient aux lymphocytes B et aux lymphocytes T au moyen de molécules réceptrices spécifiques à l'épitope ayant une forme complémentaire à celle de l'épitope. Le récepteur d'épitope à la surface d'un lymphocyte B est appelé récepteur de cellule B et est en fait une molécule d'anticorps. Le récepteur d'un lymphocyte T est appelé récepteur de cellule T (TCR).

Reproduction de levures

1. Les levures se reproduisent de manière asexuée par un processus appelé bourgeonnement (voir Figure (PageIndex{1}) et Figure (PageIndex{6})). Un bourgeon se forme sur la surface externe de la cellule mère lorsque le noyau se divise. Un noyau migre dans le bourgeon allongé. Le matériau de la paroi cellulaire se forme entre le bourgeon et la cellule mère et le bourgeon se détache.

  • Micrographie électronique à balayage de Saccharomyces; avec l'aimable autorisation de Dennis Kunkel's Microscopy.
  • Film de Saccharomyces cerevisiae reproduction par bourgeonnement. Film de croissance et division de levure en herbe (Saccharomyces cerevisiae) . © Phillip Meaden, auteur. Licence d'utilisation, ASM MicrobeLibrary.

2. Quelques levures, telles que Candida albicans, produisent également des grappes de spores reproductrices asexuées appelées blastoconidies (blastospores) et des spores de survie à paroi épaisse appelées chlamydoconidies (chlamydospores) ; voir Figure (PageIndex{5}).

3. Les levures peuvent également se reproduire sexuellement au moyen de spores sexuées appelées ascospores qui résultent de la fusion des noyaux de deux cellules suivie d'une méiose. La reproduction sexuée est beaucoup moins courante que la reproduction asexuée mais permet la recombinaison génétique.

Les infections à levures

Candida albicans

Candida albicans se trouve sous forme de flore normale sur les muqueuses et dans le tractus gastro-intestinal, mais est généralement contrôlé par les bactéries de la flore normale et les défenses normales de l'organisme.

Candidose peut provoquer diverses infections opportunistes chez les personnes affaiblies, immunodéprimées ou ayant reçu un traitement antibactérien prolongé. Les femmes diabétiques, enceintes, prenant des contraceptifs oraux ou ménopausées sont également plus sujettes à la vaginite. Ces conditions modifient la concentration en sucre et le pH du vagin, le rendant plus favorable à la croissance de Candidose. Les personnes immunodéprimées développent fréquemment un muguet, une vaginite et parfois des infections disséminées.

Tout Candidose l'infection est appelée candidose. Candidose provoque le plus souvent une vaginite, un muguet (une infection de la bouche), une balantite (une infection du prépuce et de la tête du pénis), une onychomycose (une infection des ongles) et une dermatite (érythème fessier et autres infections de la peau humide). Moins communément, Candidose peut infecter les poumons, le sang, le cœur et les méninges, en particulier chez l'hôte compromis ou immunodéprimé. Candidose cause maintenant environ 10 % de tous les cas de septicémie. La candidose de l'œsophage, de la trachée, des bronches ou des poumons, associée à un test d'anticorps VIH positif, est l'une des maladies indicatrices du SIDA.

Candidose est dit dimorphe, c'est-à-dire qu'il a deux formes de croissance différentes. Elle peut se développer sous la forme d'une levure ovale et bourgeonnante, mais dans certaines conditions de culture, la levure bourgeonnante peut s'allonger et rester attachée en produisant des structures filamenteuses appelées pseudohyphes. albicans peut également produire de véritables hyphes similaires à des moisissures. Les spores asexuées appelées blastoconidies sont des unités de reproduction produites par le bourgeonnement des levures. Dans certaines conditions de croissance, des spores de survie à paroi épaisse appelées chlamydoconidies peuvent également se former aux extrémités ou dans le cadre des hyphes (voir la figure (PageIndex{5}))

L'espèce de Candida la plus courante à l'origine d'infections humaines est C. albicans, à l'origine de 50 à 60% de toutes les infections à Candida. Candida glabrata est le deuxième, causant 15 à 20 % des infections à Candida; Candida parapsilose est troisième, responsable de 10-20%.

Cryptococcus neoformans

Une levure pathogène moins connue mais souvent plus grave est Cryptocoque néoformés. Comme beaucoup de champignons, cette levure peut également se reproduire sexuellement et le nom donné à la forme sexuée de la levure est Filobasidiella néoformés. Elle se présente sous la forme d'une levure ovale de 5-6 µm de diamètre, forme des bourgeons à col fin, et est entourée d'une capsule épaisse (Figure (PageIndex{8}).2.6). Il ne produit pas de pseudohyphes et de chlamydospores. La capsule permet à la levure de résister à l'engloutissement phagocytaire. La levure est dimorphe. Sous sa forme sexuée, ainsi que sous sa forme asexuée sous certaines conditions, il peut produire une forme hyphe.

Figure (PageIndex{8}).2.6 : Tache d'encre de Chine de Cryptococcus neoformans encapsulé. Notez la levure encapsulée. Image fournie par le Dr Leanor Haley. Avec l'aimable autorisation des Centers for Disease Control and Prevention.

Cryptocoque les infections sont généralement bénignes ou subcliniques mais, lorsqu'elles sont symptomatiques, elles commencent généralement dans les poumons après inhalation de la levure dans les excréments d'oiseaux séchés. Il est généralement associé aux fientes de pigeon et de poulet et au sol contaminé par ces fientes. Cryptocoque, trouvé dans le sol, pousse activement dans les excréments des oiseaux mais ne pousse pas dans l'oiseau lui-même. Habituellement, l'infection ne progresse pas au-delà de ce stade pulmonaire. Chez l'hôte immunodéprimé, cependant, il peut se propager dans le sang jusqu'aux méninges et à d'autres parties du corps, provoquant souvent une méningo-encéphalite cryptococcique. Toute maladie causée par cette levure est généralement appelée cryptococcose.

La dissémination de l'infection pulmonaire peut entraîner une méningo-encéphalite cryptococcique très sévère et souvent mortelle. Des infections cutanées et viscérales sont également retrouvées. Bien que l'exposition à l'organisme soit probablement courante, les grandes épidémies sont rares, ce qui indique qu'un hôte immunodéprimé est généralement requis pour le développement d'une maladie grave. La cryptococcose extrapulmonaire, associée à un test d'anticorps VIH positif, est une autre maladie indicatrice du SIDA.

Pneumocystis jiroveci

Pneumocystis jiroveci (anciennement appelé Pneumocystis carinii) (voir Figure (PageIndex{7}) et Figure (PageIndex{8})) serait transmis de personne à personne par voie respiratoire et serait presque toujours asymptomatique. Cependant, chez les personnes présentant des réponses immunitaires très déprimées, telles que les personnes atteintes de leucémie ou infectées par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), P. jiroveci peut provoquer une pneumonie grave appelée PCP (Pneumocystis pneumonie).

P. jiroveci peut être trouvée dans trois stades morphologiques distincts :

  • Le trophozoïte (forme trophique), une forme amiboïde haploïde de 1 à 4 µm de diamètre qui se réplique par mitose et fission binaire. Les formes trophiques sont de forme irrégulière et apparaissent souvent en grappes.
  • Une forme prékystique ou kyste précoce. Les formes trophiques haploïdes se conjuguent et produisent un zygote ou un sporocyte (kyste précoce).
  • La forme kystique, qui contient plusieurs corps ou spores intrakystiques, a un diamètre de 5 à 8 µm. Il a été postulé que lors de la formation de la forme kystique (kyste en phase tardive), le zygote subit une méiose et une mitose subséquente pour produire généralement huit ascospores haploïdes (sporozoïtes). Voir la figure (PageIndex{7}). Lorsque les ascospores haploïdes sont libérées, les kystes s'effondrent souvent en formant des corps en forme de croissant (voir la figure (PageIndex{8})). P. jiroveci est généralement transmis par inhalation de la forme du kyste. Les ascospores libérées se développent ensuite en formes trophiques répliquées qui se fixent à la paroi des alvéoles et se répliquent pour remplir les alvéoles.

Dans les biopsies de tissus pulmonaires ou dans les aspirations trachéobronchiques, on peut observer à la fois une forme trophique d'environ 1 à 4 µm de diamètre avec un noyau distinct et une forme de kyste de 5 à 8 µm de diamètre avec 6 à 8 corps intrakystiques (ascospores).

Malassezia globosa

Malassezia globosa est une levure dimorphe qui est la cause la plus fréquente d'une infection cutanée superficielle appelée tinea versicolor qui apparaît généralement comme une hypopigmentation de la peau infectée. M. globosa est également la cause la plus fréquente de pellicules et de dermatite séborrhéique. La levure se trouve naturellement sur la peau. Pour voir des microphotographies supplémentaires de Candidose, Cryptocoque, et Pneumocystis, voir le didacticiel de pathologie du SIDA à l'Université de l'Utah.

Exercice : Réfléchir-Paire-Partager des questions

  1. Une femme a pris des antibiotiques à large spectre pendant deux semaines pour traiter une infection bactérienne. Elle développe par la suite une vaginite.
    1. Expliquez ce qui pourrait expliquer cela.
    2. Pourquoi les antibiotiques n'ont-ils pas empêché la vaginite?
  2. Un jeune enfant atteint d'un trouble immunosuppresseur et vivant dans une zone urbaine jouait régulièrement dans un parc avec une grande population de pigeons. L'enfant a ensuite développé une infection respiratoire suivie de symptômes de méningite.
    1. À quelle infection peut-on s'attendre et pourquoi ?
    2. Qu'est-ce que le laboratoire pourrait rechercher dans le liquide céphalo-rachidien pour aider à le confirmer ?

Article de Medscape sur les infections associées aux organismes mentionnés dans cet objet d'apprentissage. L'inscription pour accéder à ce site est gratuite.

  • Candida albicans
  • Cryptococcus neoformans
  • Pneumocystis carinii

Sommaire

  1. Les levures sont des champignons unicellulaires eucaryotes
  2. Certaines levures sont dimorphes en ce sens qu'elles peuvent se développer sous la forme d'une levure ovale et bourgeonnante, mais dans certaines conditions de culture, elles peuvent produire des structures filamenteuses appelées hyphes similaires aux moisissures.
  3. Les composants de la paroi cellulaire de la levure qui fonctionnent comme des modèles moléculaires associés aux agents pathogènes ou PAMP comprennent les acides lipotéichoïques, le zymosan et les glycanes riches en mannose.
  4. Ces PAMP se lient à des récepteurs de reconnaissance de formes ou PRR sur une variété de cellules de défense de l'organisme et déclenchent des défenses immunitaires innées.
  5. Les molécules de la paroi cellulaire peuvent également déclencher une immunité adaptative telle que la production de molécules d'anticorps contre les antigènes de la paroi cellulaire bactérienne.
  6. Les levures se reproduisent de manière asexuée par un processus appelé bourgeonnement.
  7. Candida albicans se trouve en tant que flore normale sur les muqueuses et dans le tractus gastro-intestinal, mais est généralement contrôlé par le microbiote normal du corps et les défenses normales de l'organisme.
  8. Le candida peut provoquer diverses infections opportunistes chez les personnes affaiblies, immunodéprimées ou ayant reçu un traitement antibactérien prolongé, et infecter les poumons, le sang, le cœur et les méninges, en particulier chez l'hôte compromis ou immunodéprimé.
  9. Les infections à Cryptococcus neoformans sont généralement bénignes ou subcliniques mais, lorsqu'elles sont symptomatiques, elles commencent généralement dans les poumons après l'inhalation de la levure dans les excréments d'oiseaux séchés.
  10. Pneumocystis jiroveci peut provoquer une pneumonie grave appelée PCP (Pneumocystis pneumonia).
  11. Malassezia globosa est la cause la plus fréquente d'une infection cutanée superficielle appelée tinea versicolor et aussi la cause la plus fréquente de pellicules.

Evaluation de la limite protéique inférieure chez la levure bourgeonnante Saccharomyces cerevisiae en utilisant TIPI-gTOW

L'identification des limites admissibles des paramètres intracellulaires tels que l'expression des protéines fournit des informations importantes pour l'examen de la robustesse. Dans cette étude, nous avons utilisé l'induction de l'instabilité protéique à médiation par la protéase du TEV (TIPI) en combinaison avec le Tug-of-War génétique (gTOW) pour développer une méthode pour mesurer la limite inférieure du niveau de protéine. Nous avons d'abord testé la faisabilité de cette méthode en utilisant ADE2 comme marqueur, puis analysé certains régulateurs du cycle cellulaire pour révéler des interactions génétiques.

Résultats

En utilisant TIPI-gTOW, nous avons réussi à construire une souche dans laquelle GFP-TDegF Ade2 était exprimé à la limite inférieure, juste suffisante pour soutenir la croissance cellulaire dans la condition -Ade en accélérant la dégradation par la protéase TEV. Nous avons également réussi à construire une souche dans laquelle le niveau minimal de GFP-TDegF Cdc20 a été exprimé par TIPI-gTOW. En utilisant cette souche, nous avons étudié les interactions génétiques entre les régulateurs du cycle cellulaire et CDC20, et le résultat était très cohérent avec les interactions précédemment identifiées. La comparaison des données expérimentales avec les prédictions d'un modèle mathématique a révélé certaines interactions qui n'ont pas été mises en œuvre dans le modèle actuel.

Conclusion

TIPI-gTOW est utile pour estimer les changements de la limite inférieure d'une protéine dans différentes conditions, telles que différents antécédents génétiques et environnements. TIPI-gTOW est également utile pour analyser les interactions génétiques de gènes essentiels dont les mutants de délétion ne peuvent pas être obtenus.


1. Introduction

La fermentation est un processus naturel bien connu utilisé par l'humanité depuis des milliers d'années dans le but fondamental de fabriquer des boissons alcoolisées, ainsi que du pain et des sous-produits. D'un point de vue strictement biochimique, la fermentation est un processus de métabolisme central dans lequel un organisme transforme un glucide, tel que l'amidon ou le sucre, en un alcool ou un acide. Par exemple, la levure effectue la fermentation pour obtenir de l'énergie en convertissant le sucre en alcool. Les processus de fermentation ont été effectués spontanément avant que le processus biochimique ne soit pleinement compris. Dans les années 1850 et 1860, le chimiste et microbiologiste français Louis Pasteur est devenu le premier scientifique à étudier la fermentation, lorsqu'il a démontré que ce processus était effectué par des cellules vivantes. Les processus de fermentation pour produire des vins, des bières et des cidres sont traditionnellement réalisés avec Saccharomyces cerevisiae souches, la levure la plus courante et la plus disponible dans le commerce. Ils sont bien connus pour leur comportement fermentaire et leurs caractéristiques technologiques qui permettent d'obtenir des produits de qualité uniforme et standard. De nombreux autres produits industriels importants sont le résultat de la fermentation, tels que le yaourt, le fromage, le pain, le café. Les levures jouent également un rôle clé dans le traitement des eaux usées ou la production de biocarburants. D'un point de vue biochimique, la fermentation est réalisée par les levures (et certaines bactéries) lorsque le pyruvate généré par le métabolisme du glucose est décomposé en éthanol et en dioxyde de carbone ( Figure 1 ).

Métabolisme central de la fermentation chez les levures.

L'équation chimique schématique pour la production d'éthanol à partir de glucose est la suivante :

Dans des conditions d'absence ou d'oxygène limité, l'éthanol est produit à partir d'acétaldéhyde et deux moles d'ATP sont générées. Ce n'est pas une réaction entièrement satisfaisante pour les cellules, car elles doivent consommer de grandes quantités de glucose pour fournir suffisamment d'ATP au système. En conséquence, de l'éthanol s'accumule et lorsque cela se produit, l'activité fermentative est arrêtée [1].

1.1. Levures

Les levures sont des micro-organismes eucaryotes qui vivent dans une grande variété de niches écologiques, principalement dans l'eau, le sol, l'air et à la surface des plantes et des fruits. Ces derniers sont peut-être l'habitat le plus intéressant à ce stade, car ils interviennent directement dans la décomposition des fruits mûrs et participent au processus de fermentation. Dans ce milieu naturel, les levures peuvent exercer leur métabolisme et leur activité fermentaire de manière satisfaisante car elles disposent des nutriments et des substrats nécessaires [2]. Sur le plan nutritionnel, les levures ne sont pas particulièrement exigeantes par rapport à d'autres micro-organismes comme les bactéries lactiques. Cependant, leur croissance est favorisée par l'existence de composés basiques tels que les sucres fermentescibles, les acides aminés, les vitamines, les minéraux mais aussi l'oxygène. D'un point de vue morphologique, les levures présentent une divergence morphologique élevée, les formes rondes, ellipsoïdales et ovales étant les plus courantes. En effet, dans les processus d'identification, l'évaluation microscopique est la première ressource suivie d'autres tests plus discriminants tels que les tests microbiologiques et biochimiques. Dans une étape suivante, la classification classique comprend d'autres tests plus laborieux comme ceux de la fermentation des sucres et de l'assimilation des acides aminés [2]. La production et la tolérance à l'éthanol, aux acides organiques et au SO 2 sont également des outils importants pour différencier les espèces. La reproduction des levures se fait principalement par bourgeonnement, ce qui donne une nouvelle cellule génétiquement identique. Le bourgeonnement est le type le plus courant de reproduction asexuée, bien que la fission cellulaire soit une caractéristique des levures appartenant au genre Schizosaccharomyces. Les conditions de croissance qui conduisent à une privation de nutriments, telles que le manque d'acides aminés, induisent la sporulation, qui est un mécanisme utilisé par les levures pour survivre dans des conditions défavorables. En raison de la sporulation, les cellules de levure souffrent de variabilité génétique. Dans les procédés de fermentation industrielle, la reproduction asexuée des levures est conseillée pour assurer la préservation du génotype et maintenir le plus longtemps possible un comportement fermentaire stable qui n'en dérive pas. Au niveau métabolique, les levures se caractérisent par leur capacité à fermenter un large spectre de sucres, parmi lesquels prédominent le glucose, le fructose, le saccharose, le maltose et le maltotriose, présents aussi bien dans les fruits mûrs que dans les céréales transformées. De plus, les levures tolèrent les environnements acides avec des valeurs de pH autour de 3,5 voire moins. Selon la commodité technologique, les levures sont divisées en deux grands groupes à savoir Saccharomyces et non-Saccharomyces. Morphologiquement, Saccharomyces les levures peuvent être de forme ronde ou ellipsoïdale selon la phase de croissance et les conditions de culture. S. cerevisiae est l'espèce la plus étudiée et la plus utilisée dans la fermentation des vins et des bières en raison de sa capacité fermentaire satisfaisante, de sa croissance rapide et de sa facilité d'adaptation. Ils tolèrent des concentrations de SO 2 qui, normalement, ne sont pasSaccharomyces les levures ne survivent pas. Cependant, malgré ces avantages, il est possible de trouver dans la nature des représentants de S. cerevisiae qui n'ont pas nécessairement ces caractéristiques.

1.2. Non-Saccharomyces Levures

Non-Saccharomyces les levures sont un groupe de micro-organismes utilisés dans de nombreux processus de fermentation, car leurs différences métaboliques élevées permettent la synthèse de différents produits finaux. Généralement, beaucoup de ces levures capables de modifier la qualité sensorielle des vins sont considérées comme des contaminants, donc les éliminer ou les maintenir à des niveaux bas était un objectif fondamental dans le passé [3]. Afin d'éliminer leur activité dans la fermentation des vins, il est habituel de désinfecter les cuves et les cuves de fermentation au sulfite. Cette perception s'est modifiée d'année en année, gagnant en pertinence l'action de ces levures dans la fermentation spontanée, puisqu'elles contribuent positivement à la qualité sensorielle finale du vin. Ces levures sont majoritaires dans la phase initiale de fermentation spontanée au point où la concentration en éthanol atteint 4 et 5% v/v. À ce stade, entre l'alcool et l'épuisement de l'oxygène dissous, leur croissance est inhibée [4]. Lorsque le processus est terminé, Saccharomyces les levures, les plus résistantes à l'éthanol, prédominent et complètent la fermentation. Il a été rapporté que certains non-Saccharomyces les levures sont capables de survivre vers la fin de la fermentation spontanée et d'exercer leur activité métabolique, contribuant ainsi positivement à la qualité sensorielle des vins. Sur la base de ces preuves, ces dernières années, de nombreux chercheurs ont concentré leurs études sur la compréhension de la nature et de l'activité fermentaire des non-Saccharomyces levures [5]. Les résultats ont démontré l'énorme potentiel de ces levures pour une utilisation dans la fermentation de boissons traditionnelles et non traditionnelles. Malgré le fait que la plupart des non-Saccharomyces les levures présentent des inconvénients technologiques par rapport aux S. cerevisiae comme un pouvoir fermentaire plus faible et la production d'éthanol, nonSaccharomyces les levures possèdent des caractéristiques qui, dans S. cerevisiae sont absents, par exemple, la production de niveaux élevés de composés aromatiques tels que les esters, les alcools supérieurs et les acides gras [6]. De plus, il a été rapporté que l'activité fermentaire de ces levures se manifeste en présence de faibles quantités d'oxygène ce qui entraîne une augmentation de la biomasse cellulaire et la diminution du rendement en éthanol, une stratégie qui peut être utilisée pour réduire la teneur en éthanol. de vins produits en coculture avec S. cerevisiae [7]. Dans le but d'exploiter les caractéristiques positives des non-Saccharomyces levures et en réduisant leur impact négatif, fermentations avec cultures mixtes et séquentielles avec S. cerevisiae peut être réalisée pour produire des boissons fermentées avec différents profils sensoriels [8]. Le fait le plus important est lié au potentiel de production d'une grande variété de composés d'importance sensorielle nécessaires pour améliorer la qualité organoleptique des vins et des bières. Les résultats rapportés jusqu'à présent dans la littérature ont conduit à repenser le rôle de ces levures dans les processus fermentaires et à évaluer leur utilisation dans le développement de nouveaux produits. Parmi les non-Saccharomyces levures qui ont atteint une importance particulière pour les chercheurs comprennent Candidose, Kloeckera, Hanseniaspora, Brettanomyces, Pichia, Lanchacée et Kluyveromyces, entre autres.


Un rôle essentiel du signal Ca2+ induit par les phéromones de levure est d'activer la calcineurine.

Des études antérieures ont montré que, dans les cellules de type sauvage (MATa), le facteur alpha provoque une augmentation essentielle du Ca2+ cytosolique. Nous montrons que la calcineurine, la protéine phosphatase dépendante du Ca2+/calmoduline, est une cible de ce signal Ca2+. Les mutants de la calcineurine perdent leur viabilité lorsqu'ils sont incubés avec la phéromone d'accouplement et la surproduction de calcineurine constitutivement active (Ca(2+)-indépendante) améliore la viabilité des cellules de type sauvage exposées à la phéromone dans un milieu déficient en Ca(2+). Ainsi, une conséquence essentielle de l'augmentation du Ca2+ cytosolique induite par les phéromones est l'activation de la calcineurine. Bien que la calcineurine inhibe la séquestration intracellulaire du Ca2+ dans les cellules de levure, ni l'augmentation du Ca2+ extracellulaire ni les défauts du transport vacuolaire du Ca2+ ne contournent le besoin de calcineurine pendant la réponse aux phéromones. Ces observations suggèrent que la fonction essentielle de la calcineurine dans la réponse aux phéromones peut être distincte de sa modulation des niveaux intracellulaires de Ca2+. Les mutants qui ne subissent pas d'arrêt du cycle cellulaire induit par les phéromones (fus3, far1) présentent une diminution de la dépendance à la calcineurine pendant le traitement par phéromone. Ainsi, la calcineurine est essentielle dans les cellules de levure lors d'une exposition prolongée à la phéromone et en particulier dans des conditions d'arrêt de croissance induit par la phéromone. L'examen ultrastructural des cellules traitées aux phéromones indique que la morphologie vacuolaire est anormale dans les cellules déficientes en calcineurine, suggérant que la calcineurine peut être nécessaire pour le maintien d'une structure ou d'une fonction vacuolaire appropriée pendant la réponse aux phéromones.


Chapitre 3 - La biotechnologie de la levure

Les levures ont une histoire riche et un brillant avenir en biotechnologie. Leur implication et leur importance dans les fermentations alimentaires traditionnelles sont inégalées par d'autres organismes d'importance biotechnologique. L'utilisation des levures dans les procédés biotechnologiques s'accélère en raison d'un certain nombre de propriétés et de développements. La plupart des espèces de levures ne sont pas pathogènes pour les humains et les animaux, et devraient donc être davantage utilisées dans une variété de disciplines importantes pour les activités humaines. Il est probable que les levures seront de plus en plus utilisées dans les procédés traditionnels car leur sécurité est plus largement établie. S. cerevisiae et certaines autres espèces sont en cours de développement pour la production de biocarburants à partir de matériaux cellulosiques et potentiellement d'autres substrats, et auront une importance dans la génération de nouvelles sources d'énergie. Au cours de la dernière décennie, des systèmes de levure ont été développés pour la production de protéines hétérologues avec des rendements élevés et avec des modifications post-traductionnelles équivalentes ou similaires aux modifications effectuées chez l'homme. Les levures sont de plus en plus importantes en tant que sources de biocatalyseurs pour la production de produits chimiques fins et de produits pharmaceutiques protéiques de grande valeur. En raison de leurs capacités métaboliques, ils jouent un rôle important dans la bioremédiation environnementale.


Levure PAG

La respiration aérobie comprend la glycolyse, la réaction de liaison, le cycle de Krebs et la phosphorylation oxydative. C'est le processus par lequel le glucose est décomposé plusieurs fois tandis que le NAD et le FAD sont réduits. Ces ions hydrogène entraînent la production d'ATP à partir de l'ATP synthase après la chimiosmose. Cependant, le dioxyde de carbone n'est produit que dans la réaction de liaison, car le pyruvate se convertit en acétate, et dans le cycle de Krebs deux fois. Pour une molécule de glucose, 6 molécules de dioxyde de carbone sont produites et 32 ​​molécules d'ATP.

La structure des glucides

Les glucides sont généralement des polymères constitués de monomères (monosaccharides). Un monosaccharide d'hexose a 6 carbones et peut être Alpha, si le H est au-dessus du OH sur le Carbone 1, ou Bêta, s'il est en dessous. Tous les glucides sont composés de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, avec la formule : CnH2nOn. Les monosaccharides peuvent s'unir par des liaisons glycosidiques pour former des disaccharides. Une réaction de condensation se produit, éliminant une molécule d'eau. Un polysaccharide est constitué de plus de deux monomères réunis.

 Suspension de levure  5 x solutions de sucre (glucose, saccharose, lactose, maltose et ampamp fructose)

 5 x tubes d'ébullition  Bain-marie (à 25°C)  6 x pipettes  Support de tubes d'ébullition

 6 x 10 cm 3 cylindres de mesure  Seringue à gaz (avec bouchon de tube d'ébullition et tube de distribution d'ampli)  Minuterie/chronomètre

  1. Rassemblez l'équipement et installez-le comme indiqué dans le schéma ci-dessous. (2)
  2. Utilisez une pipette propre pour ajouter 5 cm 3 de solution de sucre, de concentration connue, dans une éprouvette graduée propre. (1) (2)
  3. Ajouter 5 cm 3 de solution sucrée aux 5 tubes bouillants au bain-marie. (1) (2)
  4. Laisser reposer 5 minutes pour que la solution sucrée soit à température. (1)
  5. Utilisez une pipette pour ajouter 5 cm 3 de suspension de levure pour nettoyer le cylindre gradué. (2)
  6. Vérifiez que la seringue à gaz est réglée sur 0, puis ajoutez la suspension de levure dans un tube bouillant, ajoutez immédiatement la bonde et démarrez la minuterie. (1)
  7. Après 5 minutes, enregistrez le volume de CO 2 produit dans le tableau des résultats, puis retirez le bouchon. (1)
  8. Répétez les étapes 5 à 7 pour les 4 tubes d'ébullition restants pour calculer la moyenne. (1)
  9. Après avoir effectué 5 tests sur une solution sucrée, retirez tous les tubes bouillants et rincez.
  10. Remettez les tubes bouillants dans le support et répétez les étapes 2 à 9 pour toutes les solutions de sucre.

Glucides Volume de dioxyde de carbone produit après 5 minutes (cm 3 ) Taux de production de CO 2 (cm 3 /min) Test 1 Test 2 Test 3 Test 4 Test 5 Glucose moyen 10 12 12 11 9 10,8 2. Saccharose 5 5 4 3 4 4,2 0. Lactose 6 5 4 6 5 5,2 1. Maltose 4 3 3 4 3 3,4 0. Fructose 8 7 6 7 8 7,2 1.

Glucose Saccharose Lactose Maltose Fructose

Un graphique montrant le taux de production de dioxyde de carbone par minute par la levure respirant 5 glucides différents

Taux de production de dioxyde de carbone (cm3/minute)

Comme le montre le graphique, le glucose a été respiré le plus rapidement avec une moyenne de 2,16 cm 3 de dioxyde de carbone produit par minute et le fructose était le deuxième plus rapide à 1,44 cm 3 /min. Le glucose est immédiatement entré dans la glycolyse et a continué à produire du dioxyde de carbone, tandis que le fructose a dû être modifié avant de pouvoir entrer dans la glycolyse en raison de sa structure différente. Le fructose était 0,72 cm 3 /min plus lent que le glucose en raison du temps nécessaire pour modifier sa structure, ce qui ralentissait la fréquence respiratoire.

Le saccharose, le lactose et le maltose ont été respirés le plus lentement car ce sont tous des disaccharides, ce qui signifie qu'ils contiennent une liaison glycosidique. Cette liaison les empêchait d'entrer immédiatement dans la glycolyse. Les enzymes saccharose, lactase et maltase étaient nécessaires pour rompre ces liaisons par hydrolyse mais devaient d'abord être synthétisées au niveau des ribosomes. Cela a conduit la cellule de levure à respirer lentement ces glucides car la synthèse des protéines a pris du temps et donc la levure a produit moins de dioxyde de carbone en 5 minutes, le plus bas étant le maltose à 0,68 cm 3 /min.

Source 1 : Charlotte Burrows, Katherine Faudemer, Rachel Kordon, Christopher Lindle, Rachael Marshall, Christopher McGarry, Sarah Pattison, Claire Plowman, Rachael Rogers, Camila Simson (eds) (2015), A Level Year 2 Biology Exam Board : OCR A, Coordination Group Publications Ltd. (CGP)


Activité 8.1 Comment les organismes se reproduisent-ils

Brève procédure : L'activité 8.1 nous demande d'observer le glissement de levure dans une solution sucrée.

Observation: Au microscope, on voit des levures se reproduire en formant des bourgeons.

Les petits bourgeons autour d'un gros bourgeon sont des levures nouvellement formées.

Explication:

La levure est un simple champignon unicellulaire. Dans un milieu favorable, il se reproduit par bourgeonnement. Ici, une petite excroissance apparaît dans la levure. Bientôt, le matériel génétique se duplique et une copie va au bourgeon nouvellement formé. Maintenant, le bourgeon se détache de la levure mère et commence un nouveau cycle de vie.

La présence de sucre en solution agit comme un milieu favorable à la levure car elle leur fournit une source d'énergie. Ici, la levure utilise du sucre et forme de l'alcool avec libération de dioxyde de carbone.

Application: Pour lever la pâte, nous augmentons d'abord le nombre de levures en ajoutant de la levure à une solution sucrée chaude. Cette solution lève la pâte plus rapidement.


8.2 : Levures - Biologie

biology instruction, Dordt College, molecular biology, laboratory experiments, Y2H clones

Résumé

A challenge with upper level biology labs is that experiments cannot normally be done in a 3-hour window. It can also be a challenge to stay motivated when doing labs with predetermined outcomes. Third, a “one size fits all” laboratory can be boring for those of us with previous experience. Finally, having to share a small lab space with many classmates simultaneously makes working efficiently difficult. An unexpectedly large enrollment in our molecular biology lab course provided our professor with an opportunity to use a class project to address the above concerns. One of our professors has a collection of clones from an initial Y2H screen for proteins that interact with a myosin protein. Each of us was assigned 3 clones in yeast that we characterized. This included plasmid isolation from yeast, transformation of E. coli, plasmid isolation from E. coli, DNA quantitation, restriction analysis, DNA sequencing, and BLAST analysis to identify and characterize our clones. We could not begin our research until we had verbally demonstrated understanding of the Y2H system to the instructor. We needed our lab notebook signed before each step in the process, which we could then do at any time the lab was open. Results were presented in a formal lab report. This approach allowed us to take ownership of our projects, troubleshoot problems, and learn techniques on our own. It also staggered the use of lab space and facilities, allowing more of us to work on our own time, while less experienced students could use the regular time block with more instructor availability. This lab was a positive learning experience we got a better feel for the nature of scientific research, gained independence in the lab and were more invested in obtaining results.

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Poster presented at the 5th Annual FUTURE in Biomedicine Symposium held on the campus of the University of Iowa in Iowa City, Iowa, August 2, 2013.


Les références

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Bax- and Bak-induced cell death in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe.

The effects of the expression of the human Bcl-2 family proteins Bax, Bak, Bcl-2, and Bcl-XL were examined in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe and compared with Bax-induced cell death in mammalian cells. Expression of the proapoptotic proteins Bax and Bak conferred a lethal phenotype in this yeast, which was strongly suppressed by coexpression of the anti-apoptotic protein Bcl-XL. Bcl-2 also partially abrogated Bax-mediated cytotoxicity in S. pombe, whereas a mutant of Bcl-2 (Gly145Ala) that fails to heterodimerize with Bax or block apoptosis in mammalian cells was inactive. However, other features distinguished Bax- and Bak-induced death in S. pombe from animal cell apoptosis. Electron microscopic analysis of S. pombe cells dying in response to Bax or Bak expression demonstrated massive cytosolic vacuolization and multifocal nuclear chromatin condensation, thus distinguishing this form of cell death from the classical morphological features of apoptosis seen in animal cells. Unlike Bax-induced apoptosis in 293 cells that led to the induction of interleukin-1 beta-converting enzyme (ICE)/CED-3-like protease activity, Bax- and Bak-induced cell death in S. pombe was accompanied neither by internucleosomal DNA fragmentation nor by activation of proteases with specificities similar to the ICE/CED-3 family. In addition, the baculovirus protease inhibitor p35, which is a potent inhibitor of ICE/CED-3 family proteases and a blocker of apoptosis in animal cells, failed to prevent cell death induction by Bax or Bak in fission yeast, whereas p35 inhibited Bax-induced cell death in mammalian cells. Taken together, these findings suggest that Bcl-2 family proteins may retain an evolutionarily conserved ability to regulate cell survival and death but also indicate differences in the downstream events that are activated by overexpression of Bax or Bak in divergent cell types.


Voir la vidéo: Chapitre: Analyses microbiologiques des aliments Microorganismes dans les aliments 101-305-HU (Juin 2022).


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