Détermination par culture de l'aptitude d'une levure

à métaboliser le lactose

Comparaison entre
Saccharomyces cerevisiae et Kluyveromyces fragilis

Kluyveromyces fragilis ( marxianus)
Saccharomyces cerevisiae

Introduction
Cette étude complète celles qui ont permis, à travers la pratique de la culture en milieu liquide (milieu de base YNB supplémenté ou non), d'établir l'hétérotrophie de la cellule des levures vis à vis du carbone (voir TP) et l'inaptitude de Saccharomyces cer. à métaboliser le lactose, contrairement au glucose, au saccharose et au maltose (voir TP).
Une brochure éditée par "Bel-Industries, Division Produits industriels des Fromageries Bel " est fournie aux élèves. Elle décrit un procédé de valorisation du lactosérum (longtemps considéré comme un effluent polluant de l'industrie fromagère) par des levures (Kluyveromyces fragilis et Kluyveromyces lactis) qui se développent avec un excellent rendement sur le jus lactosé déprotéiné, en général complémenté en sels minéraux. La biomasse levure obtenue est préparée de façon à constituer des levures-aliments à haute valeur biologique (très riches en protéines et en vitamines) pour l'homme et les animaux.

Objectifs
- Le document proposé suggère fortement que les levures Kluyveromyces peuvent utiliser le lactose comme source unique de carbone. Il s'agit de le vérifier expérimentalement (cultures). Le glucose est également testé.
- Le genre Kluyveromyces est classé dans la famille des Saccharomycétacées comme le genre Saccharomyces. Quelques données complémentaires fournies aux élèves doivent leur permettre d'établir une relation entre programme génétique et aptitude à métaboliser le lactose.

Expérimentation
Cultures réalisées selon le protocole utilisé pour Saccharomyces cerevisiae (voir TP).
- tube 1: 0,06 g de YNB sans ac. am. + 10 ml d'eau distillée, milieu minéral (vitaminé) inoculé avec 0,5 ml de suspension de Kluyveromyces fragilis.
- tube 2: 0,06 g de YNB sans ac. am. + 10 ml d'eau distillée + 0,04 g lactose, milieu inoculé avec 0,5 ml de suspension de Kluyveromyces fragilis.
- tube 3: 0,06 g de YNB sans ac. am. + 10 ml d'eau distillée + 0,04 g glucose, milieu inoculé avec 0,5 ml de suspension de Kluyveromyces fragilis.

Résultats
Kluyveromyces fragilis
Conditions de culture
20°C
Tubes
Nombre de cellules
x106 ml-1
t0
t7j7
Milieu minéral
1
1,2*
1
Milieu minéral + lactose
2
1,2*
9,7
Milieu minéral + glucose
333
1,2*
10,2
* une seule mesure pour les 3 tubes
Les images correspondant aux mesures réalisées à t7j sont disponibles : voir dénombrements.
Les résultats proposés ici sont représentatifs de ceux qui ont été obtenus par une classe. Ils doivent être comparés aux résultats enregistrés, dans les mêmes conditions, avec Saccharomyces cerevisiae (voir TP).

Exploitation des résultats
La cellule de Kluyveromyces est hétérotrophe pour le carbone et autotrophe pour l'azote. La croissance de la population cellulaire (x10 en une semaine) est la même sur milieu glucosé ou lactosé. Cette levure est capable d'utiliser aussi bien le lactose que le glucose comme source unique de carbone alors que Saccharomyces cerevisiae est incapable de métaboliser le lactose. Ce glucide contenu dans le lait (un peu moins de 50 g / litre) se retrouve dans le lactosérum puis dans le jus déprotéiné dans lequel Kluyveromyces fragilis (et Kluy. lactis) est cultivée industriellement.
Comment expliquer que Kluyveromyces fragilis et Kluyveromyvces lactis soient aptes à utliser le lactose alors que Saccharomyces ne l'est pas?

 
Auteur, professeur SVT: Auclair Jean Jacques
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