Saccharomyces cerevisiae

levure de bière, levure de boulangerie
Saccharomyces cerevisiaeest uneespècedelevuresemployée notamment dans la fermentation de labière. Elle occupe une place particulière parmi lesferments,levainsetlevuresutilisés depuis la HauteAntiquité: de nombreux peuples, tels que les Égyptiens, Babyloniens ou Celtes, l’utilisaient pour la fabrication de boissons fermentées, dupain, dukéfir, duvinet de labièredefermentation haute. Cette espèce a été découverte, isolée et identifiée au milieu duXIXsiècle par des brasseurs hollandais à la demande de la corporation desboulangersparisiens qui commençaient à industrialiser leur production et cherchaient pour leur pain un procédé de fermentation plus fiable et plus rapide que leurlevaintraditionnel. Ainsi dans ces domaines, certains mélanges de ses différentes souches sont appelées «levure de boulanger» et «levure de bière».
Par analogie avec son mode de reproduction, elle est également nommée « levure à bourgeon » (ou « levure bourgeonnante »,budding yeastenanglais). L'addition deSaccharomyces cerevisiaeest admise comme levure depanificationpar le décretn93-1074 en France.
Saccharomyces cerevisiaeest construit sur les racines grecquesσάκχαρις, saccharo (sucre),μύκης, myces (champignon) et le mot latincerevisia -ae,cervoise(mot d'origine gauloise désignant la bière).
AuXIXsiècle, les boulangers obtenaient leur levure auprès des brasseurs de bière, et cela leur permettaient de faire leur pain grâce à la « fermentation sucrée » comme pour leKaisersemmel, aussi nommé le petit pain de l’empereur, qui ne possède généralement pas l’aigreur produite par l’acidification typique deslactobacilles. Cependant, les brasseurs de bière sont progressivement passés de la levure de fermentation haute (S. cerevisiae) à la levure de fermentation basse (S. pastorianus), ce qui a entraîné une pénurie de levures boulangères. L’innovation duprocédé de Vienne, créé en 1846, est souvent présentée comme l’utilisation de vapeur dans les fours de cuissons, ce qui a donné de nouvelles croûtes. Il convient également de noter l'inclusion de procédés permettant une mouture fine des grains (voir legruaude Vienne). La fissuration progressive des grains remplaçant un écrasement en un seul passage, ainsi que l'amélioration des procédés de culture et de récolte des levures à fermentation haute (appelées levures de pression) sont alors mis en place.
Les progrès de la microbiologie à la suite des travaux deLouis Pasteuront conduit à améliorer la culture de souches pures. En effet, en 1879, la Grande-Bretagne a introduit des cuves spécialisées pour la production deS. cerevisiaeet les États-Unis, au tournant du siècle, utilisaient des centrifugeuses pour la production de levures, rendant ainsi possible la commercialisation de la levure moderne, et faisant de la production de levure une branche industrielle majeure. Les levures en suspension créées par les petits boulangers ou épiciers sont devenues de la levure de crème, une suspension de cellules de levure vivante en milieu de croissance. Puis les levures compressées sont devenues de la levure fraîche à gâteau qui est devenue le levain standard des boulangers dans une grande partie du monde occidental au début du20siècle.
Pendant laSeconde Guerre mondiale,Fleischmanna développé pour les forces américaines une levure sèche active sous forme de granules, qui ne nécessitait pas de réfrigération et possédait une plus longue conservation et une meilleure tolérance à la température que la levure fraîche. C’est encore aujourd’hui la levure standard pour la cuisine militaire américaine.
Une entreprise a créé une levure qui montait deux fois plus vite et réduisait le temps de cuisson. Plus tard, dans les années 1970, leGroupe Lesaffrecréa la levure instantanée, qui a gagné en utilisation et pris une part de marché considérable au détriment des levures fraîche ou sèche pour diverses applications.
Saccharomyces cerevisiaeest uneucaryoteunicellulaire, se présentant sous forme de cellules isolées, ovoïdes à arrondies, longues de 6 à 12µmet larges de 6 à 8µm. À l'état naturel, on retrouveSaccharomyces cerevisiaeprincipalement sur les fruits comme les raisins et sur la grande majorité des écorces d'arbres (par exemple sur lechêne).
Il a été démontré que les princesses desguêpes sociales(leFrelon européenet lesPolistesnotamment) constituaient un réservoir naturel deSaccharomyces cerevisiae. En effet, celles-ci abritent des cellules de levure dans leur intestin pendant l’hivernation(de l'automne au printemps) et les transmettent à leur progéniture lors de la fondation de leur nid. Ces guêpes permettent alors la survie des souches de levures pendant les saisons défavorables et servent de vecteurs disséminant les levures vers des cibles appropriées telles que des fruits mûrs à la fin de l’été.
Saccharomyces cerevisiaeest capable de se multiplier sous deux formes : une formediploïde(2n= 32 chromosomes) et une formehaploïde(n= 16 chromosomes).
Le cycle cellulaire deSaccharomyces cerevisiaeest très stéréotypé et peut s’accomplir de deux manières : par reproduction asexuée ou par reproduction sexuée. Les celluleshaploïdesse 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. Ces deux types de cellules ne se distinguent pas morphologiquement mais par laphéromonequ'elles produisent : MATa ou MATα. Lesphéromoneslibérées permettent l'amorce du processus defécondationen 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 lesnutrimentsviennent à manquer, la cellule repasse en phase haploïde par un processus deméiose. On obtient finalement quatre noyaux haploïdes qui sont inclus dans lesspores(ascospores) contenues dans un sac appeléasque. 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 souventpolyploïdes(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 desporulerdans les conditions de culture industrielle et se reproduisent par bourgeonnement.
Saccharomycespeut 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 30-35degrésest optimale pour sareproduction.[1]
Saccharomyces cerevisiaeest également très utilisée commeorganisme modèleenbiologie cellulaireet engénétiquecar il présente plusieurs avantages :
En1996, ce fut le premiereucaryotedont legénomed'une de sessouches, S288Ca été séquencé. 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. 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 16chromosomeslinéaires, fait 12 millions depaires de baseset contient de 5 800 à 6 572gènes. On estime que l'Hommepartage 23 % de sesgènesavec cette levure.
En 2011 est initié le programmeFungal Genomes Project, afin de séquencer le génome d'espèces plus ou moins proches de la levure (800 génomesdécryptés en 2018). À partir de 2013, plusieurs équipes de recherche se concentrent surSaccharomyces cerevisiae, avec l'objectif de séquencer le génome de 1 011 levures de toutes origines. Leurs travaux permettent de construire unarbre phylogénétique, dans lequel 813 des 1 011 souches se regroupent en 26 lignées. Cet arbre indique que l'espèce la plus proche deS. cerevisiaeestS. paradoxus(une levure des arbresdécidus) et que les souches deS. cerevisiaeles plus proches deS. paradoxusviennent deChine:S. cerevisiaea très certainement son origine en Chine.
L'ensemble des données génomiques concernantSaccharomyces cerevisiaesont rassemblées surSaccharomyces Genome Database
Certaines études ont montré la possibilité d'utiliser une souche appeléeSaccharomyces cerevisiae var. boulardiicomme médicament pour plusieurs maladies gastro-intestinalesou encore pour réduire le risque de diarrhées associé aux antibiotiques.
Lesanticorps anti-Saccharomyces cerevisiaesont un outil de diagnostic en médecine pour déterminer le type d'une maladie gastro-intestinale.
En laboratoire de recherche, cette levure est utilisée pour induire une fièvre (pyrexie) chez le rat ou lasouris de laboratoire.
Saccharomyces cerevisiaeest aussi un champ de recherche sur l'intégration d'ADNsynthétique. En 2014, il y est implanté avec succès une synthèse fonctionnelle d'unchromosome, et en 2024, c'est plus de la moitié de sonmatériel génétiquequi a été recréé en laboratoire, ces réalisations étant des premières pour descellules eucaryotes'.
Dans le cadre de l'économie circulaire et de la valorisation des sous-produits agro-industriels, cette levure qui était undéchet industrielbrassicole produit sous forme de suspension humide (85-97%), peu coûteuse, abondante (1,7 à 2,3 g par litre de bière produit) et riche en vitamine (avec même un peu de vitamine B12 : 0.12 à 0.33 mg pour 100 g de levure sèche) et en nombreuxnutrimentsintéresse diverses filières.
Peu d'études semblent publiées sur ce sujet, mais la levure de bière contient toutefois souvent des résidus indésirables en quantités importantes, comme :
À condition de gérer ces indésirables, la levure de bière peut devenir une source « verte » depeptidesbioactifs.
Une suspension de levure résiduelle de bière contient pour plus de 50 % de sa composition (en matière sèche) des protéines, ainsi que des polysaccharides et en quantité moindre des acides ribonucléiques (ARN), des minéraux et fibres et des lipides.
On peut, après maturation et via des traitements de rupture de la paroi cellulaire tels que l'autolyse, broyage par billes de verre, l'hydrolyseenzymatique produire unhydrolysatet en extraire des protéinesantioxydanteset autres (le fractionnement de l’hydrolysat protéique, via l'ultrafiltrationsur membranes, membranes céramiques éventuellement, permet de récupérer des molécules d'intérêt pour l'Industrie(agroalimentaire,biotechnologiqueetpharmaceutique).