Le glucose extracellulaire prélevé et utilisé comme

métabolite énergétique par Saccharomyces cerevisiae

EXAO

L'étude de la croissance de populations de Saccharomyces cerevisiae sur différents milieux a permis d'établir l'hétérotrophie de la cellule de levure pour le carbone et son aptitude à produire de la biomasse en utilisant le glucose extracellulaire comme seule source de carbone. La croissance de la population nécessite que les cellules réalisent des biosynthèses (anabolisme), des divisions, des transports actifs, qu'elles assurent les mouvements internes de vésicules...autant de processus qui nécessitent de l'énergie disponible sous la forme de molécules d'ATP dans lesquelles on retrouve une partie de l'énergie extraite, par les processus cataboliques, de substrats organiques.

Objectifs
Dans les cultures de levure où la présence de glucose, seul nutriment organique, conditionne la croissance, il est logique d'envisager qu'une fois prélevées, les molécules de cet hexose sont , pour un bon nombre d'entre-elles, immédiatement dégradées pour en extraire l'énergie soit par la respiration (processus aérobie), soit par la fermentation (processus anaérobie, qui peut très bien se dérouler en présence de O 2).
On propose de vérifier par l'EXAO que le glucose fourni à la cellule de levure peut constituer, pour elle, un métabolite respiratoire ou fermentaire.

Résultats des expérimentations
Les protocoles sont largement répandus et ne sont pas précisés ici. Il faut utiliser une population de levure préalablement bien aérée, dans l'eau pendant quelques heures.
  • Le glucose: un métabolite respiratoire
Enregistrement de la [O 2] du milieu extracellulaire en fonction du temps.
-Suspension de Saccharomyces
-Sonde oxymétrique
-Sonde photométrique
-Ajout de glucose à t = 1min10
Interprétation
- Avant l'ajout de glucose : la concentration en O 2 du milieu baisse lentement, les cellules prélèvent O 2 à faible vitesse, leur IR est basse (oxydation de métabolites résiduels).
- Après l'ajout de glucose : la concentration en O 2 du milieu baisse plus rapidement, l'IR des cellules est plus élevée.
- La lumière n'a aucune influence sur la consommation d' O 2 .

Au début, la faible quantité de métabolites résiduels disponibles dans la cellule est un facteur limitant pour sa respiration.
Le glucose fourni entre rapidement dans la cellule (transporteur), les voies métaboliques respiratoires prennent alors en charge beaucoup plus de molécules par unité de temps et les oxydent en consommant plus d' O 2.
  • Le glucose: un métabolite respiratoire et fermentaire
Interprétation
- Avant l'ajout de glucose : baisse lente de la [O 2], augmentation lente de [CO 2] , [éthanol] cte dans le milieu extracellulaire. Faible intensité respiratoire des cellules, pas ou peu de fermentation alcoolique (pas de substrat à gaspiller).
- Après l'ajout de glucose (t 120s ): baisse plus rapide de la [O 2], augmentation plus rapide de [CO 2], [éthanol] reste pratiquement cte. Au niveau de chaque cellule, les échanges gazeux sont plus intenses en relation avec le nombre important de molécules de glucose oxydées par unité de temps. Tout l'O 2 dissous présent dans le milieu est consommé par la respiration cellulaire à t 210s . Les cellules passent en anaérobiose.
- En anaérobiose (t 210s) : augmentation encore plus rapide [CO 2] et élévation de la teneur en éthanol du milieu extracellulaire. Le glucose est dégradé incomplètement par par un processus cellulaire anaérobie producteur de CO 2 et d'éthanol: la fermentation alcoolique.

Evolution des taux de O 2 , CO 2 et éthanol dans le milieu extracellulaire en fonction du temps.
- Suspension de Saccharomyces
- Sonde O 2
- Sonde CO 2
- Sonde éthanol
- Ajout de glucose à t = 120s

Rq/ Il est possible de suivre la consommation du glucose par les cellules de Saccharomycespar une méthode spectrophotocolorimétrique, en tube ou en fermenteur.
Auteur, professeur SVT: Auclair Jean Jacques
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