Effet de l`oxygène et des lipides sur la multiplication cellulaire

Effet de l’oxygène et des lipides sur la multiplication cellulaire
La propagation cellulaire est une étape primordiale car, si elle est bien gérée, elle permet de
générer une biomasse importante, dans un état dynamique et possédant des réserves
suffisantes. Outre la propagation, la conservation des cellules au sein des levuriers est
également une étape primordiale. Le brasseur doit conserver adéquatement ses levures afin
de ne pas faire chuter leur viabilité. De plus, avant leur utilisation, il doit mettre en place un
système qui permet de réveiller ces cellules et les amener dans un état physiologique
dynamique. Ces levures pourront donc faire face aux différents stress qui leur seront
appliqués, tout en maintenant une viabilité et un pouvoir fermentaire suffisant. Le brasseur à
donc tout intérêt à bien savoir propager et conserver les cellules de levures. Dans ce cadre,
l’oxygène et les lipides jouent un rôle important.
Les lipides constituent une source carbonée pour Saccharomyces cerevisiae. Ils peuvent être
des lipides exogènes constitutifs du moût, provenir de lypolyses extracellulaires ou bien de
l’oxydation d’alcanes au sein des microsomes. On retrouve principalement des stérols
(ergostérol) ainsi que des U.F.A. ou Unsaturated Fatty Acids. Ces lipides jouent différents rôles
au sein de la cellule :
 Utilisation énergétique : Les triglycérides sont hydrolysés pour former des acides gras et du
glycérol. Le glycérol est redirigé vers la voie énergétique de la glycolyse. Les acides gras
peuvent subir la béta-oxydation au sein des peroxysomes pour former l’acétylCoAs. Ce
composé est redirigé vers le cycle de Krebs ou vers la gluconéogenèse. Dans les deux cas,
la finalité sera d’ordre énergétique.
 Utilisation pour la biomasse : lors de leur croissance et leur multiplication, les cellules ont
besoin d’acides gras afin de synthétiser la membrane plasmique. En effet, cette bicouche
lipidique est consommatrice d’une quantité importante d’acides gras. Ceux-ci sont soit
synthétisés par la cellule, soit contenus dans le milieu extérieur et alors utilisés
directement par celle-ci.
La présence de lipides dans le moût ou dans le milieu de propagation semble donc, au premier
abord, un aspect positif. En effet, l’apport de lipides induit indéniablement un apport
énergétique considérable. De plus, si les acides gras sont insaturés et directement utilisables,
ils permettent une fluidification de la membrane plasmique. En effet, les insaturations créent
des coudes dans la chaine carbonée, ce qui diminue le nombre de liaisons hydrophobes
potentielles. Une diminution des interactions entre les molécules d’acides gras induit
inévitablement une diminution de la température de fusion. Au sein d’une membrane, plus
celle-ci est riche en acides gras insaturaturés, plus celle-ci sera fluide. Si l’on s’attarde sur ce
point, c’est parce que la fluidité de la membrane est proportionnelle à sa capacité de transport
et donc sa perméabilité. Cela possède toute son importance car une membrane dont les
lipides sont riches en insaturations aura une faculté de transport des sucres plus élevée. C’est
d’autant plus vrai pour des sucres tels que le glucose ou le fructose car ceux-ci possède un
caractère hydrophile élevé. Néanmoins, cette logique est transposable pour beaucoup d’autres
substrats tels que les acides aminés ou la pyrimidine.
Les stérols font partie des lipides membranaires synthétisés ou absorbés dans le milieu et ils
jouent des rôles capitaux pour le fonctionnement cellulaire :
 Ils permettent également une fluidification de la membrane plasmique et donc une
augmentation de la perméabilité de celle-ci ;
 Ils possèdent des fonctions hormonales, impliquées dans le cycle de croissance
cellulaire. ;
 Ils influencent l’activité des protéines trans-membranaires
 Ils augmentent la résistance cellulaire face à différents agents anti-fongiques et cations ;
 Ils sont nécessaires pour le développement de la fonction respiratoire cellulaire.
Dans certains cas, en guise de starter, les brasseurs incorporent donc de l’huile d’olive au sein
du moût ou directement dans les levuriers. Cette huile, riche en acides gras insaturés (acide
oléique, acide linoléique et acide linolénique) et en stérols, favorise la croissance,
multiplication cellulaire et facilite l’assimilation de nombreux composés.
Lorsqu’on s’intéresse uniquement à la composition de la membrane plasmique, l’oxygène
possède un effet similaire à celui d’un apport en acides gras insaturés. En effet, il permet en
partie un métabolisme respiratoire hautement énergétique car la production d’ATP est 18 fois
supérieure à celle de la fermentation. De plus en aérobie, Saccharomyces cerevisiae est
capable, via son métabolise, de synthétiser des stérols et de créer des insaturations. Elle peut
ainsi fluidifer sa membrane, ce qui lui confère les mêmes avantages que cités précédemment.
Figure 11 : Mécanisme de création d’insaturations, en milieu aérobie, via la désaturase
Cette technique présente néanmoins des désavantages dont il faut tenir compte. Lorsque de la
levure concentrée est aérée, elle synthétise des stérols mais cette opération est hautement
consommatrice de glycogène. La cellule est donc en meilleur état physiologique mais elle
possède des réserves glucidiques plus faibles.
Figure 12 : Suivi de la concentration en glycogène et en stérol, au sein des cellules de levures, durant le
déroulement de la fermentation.
On observe qu’au début de la fermentation, lorsque les cellules possèdent de l’oxygène
dissous à leur disposition, une grande quantité de stérols sont synthétisés. Néanmoins, cette
synthèse énergivore, s’accompagne d’une diminution nette des réserves de glycogène. Les
substances carbonées de réserve sont donc consommées afin de permettre la synthèse de
lipides membranaires. In fine, la faculté d’absorber des substrats carbonés est donc
augmentée mais aux dépens de ses propres réserves en substrats carbonés.
Lorsque de l’oxygène est dissous dans du moût en fermentation, la levure produit d’avantage
de diacétyle (odeur de transpiration) et de H2S (œuf pourri). Si ces composés apparaissent en
début de fermentation, ils pourront être métabolisés par la suite, mais une aération de la bière
en fin de fermentation peut se révéler plus nocive pour le profil aromatique final.
Lorsque des lipides insaturés se retrouvent incorporés au moût, ils nuisent considérablement à
la formation des esters, molécules aromatiques pourtant recherchées lors de la production. De
plus, si ceux-ci ne sont placés en excès ou ne sont pas utilisés complètement, ils joueront le
rôle d’antimousse, ce qui est également indésirable.
Cette technique possède ses avantages et ses inconvénients mais semble adaptée à la
propagation des levures plutôt qu’à la fermentation même. En propagation, elle permet de
générer une biomasse importante, de viabilité élevée, en multiplication et dont la perméabilité
membranaire est importante. En récapitulatif, pour propager efficacement des levures il faut :
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du moût de densité moyenne pour éviter d’atteindre un taux d’alcool final trop élevé ;
du moût non houblonné pour éviter les effets bactériostatiques du houblon ;
du moût oxygéné ;
une présence modérée de lipides riches en acides gras insaturés et en stérols (huile
d’olive) ;
 une agitation conséquente ;
 une température adaptée, équivalente à la température d’utilisation ultérieure.