Soutenance mémoire
Caractéristiques microbiologiques des levures
Définition Le mot levure, selon Phaff et al., (1968), provient du mot latin « levare » qui se traduit par lever. Ce mot a été appliqué aux levures en raison de l’aptitude de ces microorganismes à produire du CO2 pendant la fermentation et à lever la surface mousseuse d’un milieu liquide de fermentation (Oteng Gyang, 1984). Les levures sont des eucaryotes microscopiques hétérotrophes faisant partie du groupe des champignons à caractère unicellulaire et sans vrai mycélium (au moins dans la plus grande partie de leur cycle biologique) (Guiraud, 1998).
Morphologie et Structure Comme la levure est un organisme eucaryote unicellulaire, elle est constituée par une cellule qui présente une structure plus complexe que celle de la bactérie (procaryote) notamment par la présence d’un noyau, de mitochondrie, d’un appareil de Golgi et de plus d’un chromosome (Saccharomyces cerevisiae a 16 chromosomes) (Labrecque, 2003). La cellule de levure est généralement ovoïde ou sphérique, mais chez certaines espèces elle a d’autres formes spécifiques : triangulaire, ogivale, en forme de citron ou même en forme de bouteille. La taille de la cellule de levure varie de quelques microns jusqu’ à 25 à 30 microns. Selon les espèces, les cellules peuvent être isolées ou peuvent former des associations cellulaires ou se présenter sous forme filamenteuse à un certain stade de leur vie (Bouix et Leveau, 1991). La cellule de levure comporte:
– Une membrane cytoplasmique, protégée par la paroi cellulaire, assure les échanges avec l’extérieur.
– Une paroi rigide, de 15 à 230 nm d’épaisseur, caractérisée par la présence de polysaccharides (surtout mannane et glucane, la chitine) des protéines dont certaines sont des enzymes (invertase).
– Un cytoplasme, une sorte de gelée, constitue le substrat même de la vie de la cellule.
– Un noyau, qui contient les chromosomes (éléments qui portent les caractéristiq ues génétiques), règle la transmission des caractères héréditaires et l’essentiel des réactions qui seproduisent à l’intérieur de la cellule.
– Des vacuoles qui emmagasinent les substances de réserve diverses.
– Des mitochondries qui, en présence d’oxygène, sont les véritables centrales énergétiques de la cellule. Leur rôle est d’utiliser les sucres mis à la disposition de la levure pour produire de l’énergie et permettre ainsi à la cellule d’assurer sa croissance.
– Des ribosomes qui sont de petites structures (ou organites) présentes dans le cytoplasme des cellules. Ce sont eux qui assemblent les acides aminés pour former les protéines. Ils suivent pour cela le plan de montage contenu dans l’ADN (Bourgeois et Larpent, 1996 ; Larpent, 1991).
Habitats Les levures sont des espèces ubiquitaires donc elles sont largement distribuées dans la nature. Elles se rencontrent surtout chez les végétaux riches en sucres directement assimilables (Leveau et Bouix, 1991). En effet, les milieux fortement concentrés en sucres représentent un de leur environnements préférés, comme les sirops, le miel, les fleurs et de nombreux fruits (les pommes, les raisins) (Leclerc, 1975 ; Oteng-Gyang, 1984). Des levures peuvent également vivre à la surface ou à l’intérieur d’autres êtres vivants et aussi dans les eaux, dans l’atmosphère et dans le sol (Leveau et Bouix, 1993 ; Pol, 1996). Par ailleurs, le sol constitue un large réservoir assurant leur survie dans des conditions défavorables (Leclerc, 1975).
Reproduction des levures Généralement, dans des conditions favorables à leur croissance, les levures se multiplient par reproduction asexuée (bourgeonnement ou scissiparité) mais dans des conditions défavorables, la reproduction est sexuée (Bonaly, 1991).
a- Reproduction asexuée ou végétative : Généralement les levures se multiplient par bourgeonnement. (Larpent et LarpentGourgaud, 1997). C’est le processus asexué au cours duquel la cellule mère émet une petite excroissance ou bourgeon qui augmente de taille et s’organise à l’aide d’une partie du matériel nucléaire et cytoplasmique de la cellule parentale (Leclerc et al., 1983). Cette multiplication se traduit, lors de la séparation des cellules, par la formation d’une cicatrice de bourgeonnement sur la cellule mère et d’une cicatrice de naissance sur le bourgeon (Belin, 1972). Dans le mode de multiplication par bourgeonnement, il ne se forme pas deux bourgeons sur le même site (sauf cas de bourgeonnement bipolaire) et le nombre de bourgeons par cellule se trouve donc limité (Miller, 1983).
b- Reproduction sexuée : Les levures appartiennent aux eucaryotes et de ce fait, présentent les caractéristiques de la division méiotique: fusion de deux noyaux haploïdes, formation d’un noyau diploïde. La persistance de la membrane nucléaire pendant la division conduit à une structure en 4 lobes autour desquels se forme une paroi qui entraine la rupture de la membrane nucléaire et l’individualisation des spores. La reproduction sexuée s’effectue par conjugaison de deux cellules qui donnent naissance à un zygote. Les levures ascomycètes présentent des phénomènes de reproduction sexuée par formation d’un asque renfermant des ascospores issues de la méiose. (Bourgeois et Leveau, 1991). Après différenciation et méiose un asque à 4 ascospores haploïdes se forme (Oteng-Gyang, 1984).
Certaines levures sporogènes forment des spores sur n’importe quel milieu, en revanche, d’autres exigent des conditions de croissance ou de sporulation bien déterminées. En l’absence de ces conditions, une levure sporogène peut se multiplier indéfiniment par voie végétative (Bourgeois et Larpent, 1989).
Classification Selon leur mode de reproduction, les levures se divisent en trois grandes classes (KregerVan, 1984 ; Lodder, 1971 ; Bouix et Leveau, 1991) :
Les ascomycètes : se reproduisent par un processus sexué dans un asque résultant de la transformation d’une cellule après méiose.
Les basidiomycètes : réalisent une reproduction sexuée avec formation de basidiospores sur une baside.
Les deutéromycètes : regroupent l’ensemble des levures ne présentant pas de mode connu de reproduction sexuée, ne se multipliant que par reproduction végétative.
Description botanique (Beaudet et al., (1894) ; Van Dillewijn , 1960)
La canne à sucre appartient au genre botanique Saccharum, qui comprend : trois espèces sucrées (S. officinarum dite « canne noble », S. sinense, S. barberi) et trois espèces non sucrées (S. robustum, S. spontaneum, S. edule).
L’inflorescence : C’est une panicule comprenant une multitude de fleurs qui donnent de minuscules graines.
Les feuilles : Elles sont nombreuses, longues et étroites. La surface foliaire permet de fabriquer, par le processus de photosynthèse, la matière végétale dont les premières molécules sont les sucres.
Les tiges : Un plant de canne est une touffe de 5 à 20 tiges dressées appelées les «talles» de 2 à 5 mètres de haut et 2 à 4 centimètres de diamètre. Chaque tige est une succession de nœuds et d’entre-nœuds : chaque nœud porte un bourgeon et un anneau d’ébauches de racines. Sous l’écorce cireuse et dure, la moelle stocke le sucre. Ces tiges, tronçonnées en boutures de quelques nœuds, servent à replanter les champs tous les 5 à 10 ans. Les tiges sont également très riches en cellulose et en lignine, matières premières d’innombrables utilisations en chimie verte, carburant, énergie, matériaux…
Les racines : Elles sont adventives, denses et profondes. C’est pourquoi la canne à sucre protège très bien les sols, notamment contre l’érosion due aux fortes pluies et aux cyclones. La canne à sucre est une formidable usine de fabrication d’oxygène et de stockage du carbone Comme le maïs et le sorgho, la canne à sucre fait partie des plantes dites en «C4». Leur fonctionnement spécial leur permet d’absorber beaucoup plus de dioxyde de carbone (CO2) et de lumière du soleil que les autres plantes. En échange, elles fournissent aussi davantage d’oxygène et elles produisent une biomasse importante. Pour la canne à sucre, ce fonctionnement hyperactif aboutit à une végétation exubérante et à une grande richesse en sucre.
Influence de la température
Selon les espèces, les microorganismes (levures), peuvent se développer dans un intervalle de température défini. Chaque souche de levure possède son optimum thermique de développement. L’étude repose sur la variation de la température d’incubation des cultures de levure. Trois types de températures sont utilisés pour pouvoir déterminer la température optimale de développement de chaque souche de levure cultivée dans de l’eau peptonée tamponnée (EPT). Les souches pures de levure sont prélevées et introduites dans les tubes contenant de l’EPT. Pour chaque souche, trois cultures sont effectuées et sont incubées respectivement à 30°C, 37°C et 44°C. La croissance des souches, à chaque température, est déterminée par observation de la turbidité du milieu pendant 3-4 jours. Enfin, cet étude nous permet de préciser le caractère mésophile ou thermophile pour chaque souche de levure.
Conclusion générale et perspectives
Les levures sont utilisées dans de nombreux domaines scientifiques (biotechnologiques, agroalimentaire, biomédical, biochimiques, pharmacologiques…) et aussi dans la panification, la vinification… Les levures sont capables de se développer dans presque tous les milieux naturels surtout dans ceux riches en sucres. La canne à sucre, d’après son nom, est une plante qui comporte beaucoup de sucres et est utilisée comme matière première pour la production du sucre alimentaire. Les conditions climatiques de Madagascar favorisent l’existence d’une grande biodiversité dont celle des plantes qui peuvent abriter des souches de levures propres à Madagascar. Nos travaux ont porté sur des tiges de canne à sucre récoltées dans la région de Vakinankaratra, une région de Madagascar se trouvant sur les hautes Terres Centrales. A partir de l’extrait de canne à sucre, trois souches de levure ont été isolées et purifiées: HD C1, HD C2 et HD C3. Après purification et identification, les trois souches pures de levure obtenues appartiennent à deux genres et trois espèces :
– Saccharomyces cerevisiae.
– Saccharomyces castellii.
– Candida railenensis.
Notre travail est une phase préliminaire sur l’étude des levures des plantes de Madagascar. Cependant, notre stage en laboratoire nous a permis de :
– nous initier aux manipulations microbiologiques.
– maitriser les techniques d’isolement et de purification de souches microbiennes et en particulier de souches de levure.
– utiliser des techniques d’identification des souches microbiennes (étude des caractères biochimiques).
– exploiter la base de données du CIRM-levures.
A l’avenir, nous envisageons de :
– confirmer l’identité des trois souches de levure que nous avons isolées, par des techniques plus améliorées et précises comme la Polymérase Chain Réaction (PCR)
– Effectuer des études complémentaires sur les souches isolées afin de détecter des caractéristiques pouvant être valorisées
– Etude de la fermentation par la souche de Saccharomyces cerevisiae que nous avons isolée
– Isoler et d’identifier les levures de canne à sucre récoltée dans d’autres régions de Madagascar.
|
Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE: SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I. Les levures
I.1. Historique
I.2. Caractéristiques microbiologiques des levures
I.2.1. Définition
I.2.2. Morphologie et Structure
I.2.3. Habitats
I.2.4. Reproduction des levures
a. Reproduction végétative
b. Reproduction sexuée
I.2.5. Classification
I.3. Physiologie et croissance des levures
I.3.1. Besoins nutritifs
I.3.2. Les conditions physicochimiques de croissance
I.3.3. Le métabolisme
I.4. Les levures en biotechnologie
II. La canne à sucre
II.1. Origine et distribution
II.2. Systématique
II.3. Description botanique
II.4. Ecologie
II.5. Composition de la canne à sucre
III- Relation des levures et des plantes
DEUXIEME PARTIE: MATERIELS ET METHODES
I-MATERIELS
I-1-Matériel végétal
I-2-Milieux de culture
a. L’eau peptonée tamponnée (EPT)
b. Milieu Sabouraud-Chloramphénicol 5%
II-METHODES
II- 1-Récolte
II-1-1-Principe
II-1-2-Mode opératoire
II-2-Isolement des levures
II-2-1- Principe
II-2- 2- Mode opératoire
II-2-2-1-Préparation de la suspension mère
II-2-2-2-Ensemencement sur gélose Sabouraud-Chloramphénicol 5%
II-3-Purification des levures
II-4-Conservation
II-5-Identification
II-5-1-Etude des caractères culturaux
II-5-2-Etude des caractères morphologiques
II-5-3- Etude des caractères physiologiques
II-5-3-1- Type respiratoire
II-5-3-2-Influence de la température
II-5-4- Etude des caractères biochimiques
II-5-4-1- Test sur milieu Hajna – Kligler
a. Principe
b. Mode opératoire
II-5-4-2- Test sur milieu citrate de Simmons
a. Principe
b. Mode opératoire
II-5-4-3- Test sur milieu mannitol-mobilité
a. Principe
b. Mode opératoire
II-5-4-4- Test sur milieu lysine-fer
a. Principe
b. Mode opératoire
II-5-4-5-Auxanogramme du carbone
a. Principe
b. Mode opératoire
TROISIEME PARTIE: RESULTATS ET INTERPRETATIONS
I- Isolement des souches de levure
II-Purification
III-Conservation
IV-Identification
IV-1- Etude des caractères culturaux
IV-2- Etude des caractères morphologiques
IV-3- Etude des caractères physiologiques
IV-4- Etude des caractères biochimiques
IV-5- Résultats de l’identification de trois souches de levure
CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
ABSTRACT
RESUME
Télécharger le rapport complet
