COURS 2 : LES LEVURES/CHAMPIGNONS: ÉCOLOGIE, APPLICATIONS INDUSTRIELLES ET RECHERCHE FONDAMENTALE Flashcards
VRAI OU FAUX
Les levures appartiennent au groupe des champignons?
Classes principales des levures?
VRAI
Ascomycètes (S. cerevisiae) et Basidiomycètes (C. neoformans)
Définir une niche écologique.
L’ensemble des conditions et des ressources abiotiques et biotiques nécessaires au maintien d’une population
Quels sont les trois facteurs qui déterminent une niche écologique?
Caractéristiques physiques (abiotiques) du milieu: température, pH, salinité, etc.
Interactions biotiques : relations avec d’autres organismes (mutualisme, parasitisme, etc.)
Métabolisme: utilisation de sources de carbone légères (fermentation ou respiration) et transformation de composés azotés simples (ex. nitrate) en composés complexes.
Quelles sont les trois catégories au niveau de la diversité écologique des champignons? (se sont aussi des modes trophiques)
saprophytes: utilisant la matière non vivante (végétale), matière org morte ou en décomposition (décomposeurs du coup)
symbiotes: en relation avec le vivant, exemples mycorhizes, lichen
parasites: utilisent organismes vivants au détriment de ce dernier
Dans les modes trophiques, quelle est la différence entre biotrophes et nécrotrophe?
biotrophes: ne tuent pas l’hôte
nécrotrophes: tuent leur hôte pour consommer les tissus morts
Décrire les niveaux trophiques endophytes et chytridiomycètes.
endophytes: vivent dans/entre les tissus végétaux sans provoquer de maladies apparentes.
chytridiomycètes: parasites aquatiques, attaquent les algues ou les amphibiens
Dans quelle niche on retrouve le plus de champignons? quels sont ceux les plus retrouvés?
en association avec la Terre, quelque uns dans les océans
saprophytes (décomposeurs)!
Quel est l’habitat des levures/champignons? fonctions? rôle?
partout sur Terre
pas que des décomposeurs, beaucoup d’autres fonctions écologiques
rôle dans la transformation de nutriments et associations avec d’autres vivants + soutien et équilibre des écosystèmes
VRAI OU FAUX
Les champignons sont vraiment important dans le processus de respiration dans l’atmosphère?
VRAI, représentent 90% de ce processus, sans eux on en perdrait beaucoup
Les champignons sont en association avec (5)?
virus, bactéries (ex: symbiose intestin), autres mycètes, plantes, animaux
Nommer 5 facteurs abiotiques/physiques importants dans une niche écologique.
- Température: rarement plus de 42°C
- pH: varié, souvent retrouvé dans des milieux acides (minimum pH 2,5)
- Salinité: varie, maximum 10 % NaCl
- Tolérance aux antifongiques ou autres substances toxiques
- Eau, O2 ⭐️⭐️⭐️
Quels sont les 3 atouts/avantages évolutifs des champignons qui font qu’ils dominent leur environnement?
- Efficacité enzymatique : Ils produisent des enzymes capables de dégrader les matériaux végétaux complexes comme la lignine et la cellulose.
- Mise en réseau : Ils développent des mycéliums extensifs, favorisant l’exploration des ressources et les échanges métaboliques.
- Structures cellulaires spécialisées : Ces structures facilitent la pénétration dans les matériaux et la colonisation de substrats variés.
comment les champignons saprophytes dans le sol transforme la lignine en glucose utilisable?
1- Production des molécules diffusibles (radicaux libres) pour attaquer la lignine
2- Quand la lignine est fragmentée, des enzymes spécialisées (endo/exo-cellulase) accèdent à la cellulose pour la transformer en glucose utilisable
Décrire la pourriture cubique et brune.
Dégrade sélectivement certaines parties du bois, une stratégie évoluée.
Décrire la pourriture blanche.
Détruit complètement la lignine, laissant un résidu blanchâtre
Les basidiomycètes sont associés à une partie supérieure du sol qu’on nomme?
humus, aide à la fertilisation des sols forestiers (humification)
VRAI OU FAUX
Il y a plus de levures que de bactéries dans le sol?
FAUX, plus de bactéries et d’autres myètes
Différence entre des espèces autochtones (70% des levures) et et allochtones (30%).
Autochtones= espèces indigènes du même sol qui ont évolués au même endroit
Allochtone= ont été transportées dans un nouvel habitat
Que permet l’étude du sol concernant les levures (isoler les levures du sol)?
Information sur la conservation de la biodiversité des levures, tout en sensibilisant sur l’impact potentiel des activités humaines, comme les voyages internationaux, sur la distribution microbienne mondiale
Selon une étude concernant les levures du sol, que montre l’endémicité?
73 % des espèces de levures découvertes étaient spécifiques à un seul pays
VRAI/FAUX
Les milieux aquatiques sont difficiles à caractériser en tant qu’habitats spécifiques?
VRAI
Les levures retrouvées en eau douce sont la plupart allochtones ou autochtones?
allochtones, ont été ramenées du sol vers l’eau
Que cherche-t-on lorsque l’on isole des champignons marins (levures)?
Enzymes résistantes à une plus grande salinité, à une température basse et à des pH plus élevés
Substances bactéricides et fongicides
Quelles sont les quatre interactions associées aux facteurs biotiques?
Mutualisme: les deux organismes bénéficient de l’interaction, ex: intestin insectes
Commensalisme: une espèce tire avantage de l’interaction sans affecter l’autre tant que ça, ex: levures sur la peau
Parasitisme: une espèce profite au détriment de l’autre, ex: Candida qui cause des mycoses
Compétition: les organismes se disputent les ressources comme les nutriments ou l’espace, ex: compétition entre bactéries et levures pour les sucres.
VRAI OU FAUX
Il peut y avoir une certaine dynamique (continuum dynamique) entre les 4 types d’interactions biotiques?
VRAI
Comment nomme-t-on l’agent de la pyriculariose du riz? Pourquoi c’est un modèle d’étude (4)?
Magnaporthe oryzae
Modèle car:
Importance économique
Similarité avec d’autres pathogènes
Accessibilité génétique : Génome séquencé (2005)
Techniques expérimentales disponibles
Comment nomme-t-on l’agent pathogène du mais? Ascomycète ou Basidiomycète?
Ustilago maydis, basidiomycète
Sa dualité entre pathogène et aliment en fait un sujet fascinant en biologie et en gastronomie
Comment nomme-t-on l’agent pathogène « associé au vin »? Ascomycète ou Basidiomycètes? Hôte? Positif/négatif?
Botrytis Cinerea
Ascomycète
Bcp de plantes notamment la vigne, la fraise, tomates, etc CAUSE LA POURRITURE = PERTE $ MAIS POSITIF CAR induit la “pourriture noble”, concentrant les sucres et acides dans les raisins pour produire des vins liquoreux
Les champignons produisent des … qui peuvent être dangereuses pour les plantes, animaux et humains. Nommer les deux types
Toxines
métabolites secondaires: synthétisé au champs ou après la récolte
molécules résistantes à la chaleur, qui se fixent dans les graisses animales
Nommer 3 types (en gros) de levures qui produisent des mycotoxines d’importance majeure, soit les toxines killer
Aspergillus, Fusarium et Penicillium
Nommer un exemple de parasitisme comportemental vu en cours
Fourmis zombies! 🧟🐜
Ophiocordyceps unilateralis contrôle le comportement de la fourmi charpentière en influençant ses muscles.
Le champignon force la fourmi à grimper sur une plante, où elle s’agrippe et meurt, permettant ainsi au champignon de libérer ses spores par une stroma où elles ont une meilleure chance de se disperser et d’infecter d’autres fourmis
Nommer un exemple de mutualisme entre champignons et plantes vu en cours. Décrire les avanatges (3).
Les mycorhizes!
1- réseau fongique = 40x plus de surface d’échange avec le sol!
2- pour la plante: amélioration de la nutrition minérale, amélioration des apports hydriques, protection contre les stress abiotiques/biotiques
3- pour le champignon: amélioration de la nutrition carbonée
Quels sont les deux types de mycorhizes?
Endomycorhizes et ectomycorhizes
Nommer (système) et décrire brièvement le mutualisme entre champignons et insectes.
Système cactus-levure-drosophile
système digestif des mouches agit comme un filtre et donc y’a que certains MO qui survivent
différentes espèces de drosophiles = niches écologiques spécifiques
chaque niche = levures spécifiques
levures disséminées par les mouches via la voie fécale-orale, levures décomposent le matériel de l’hôte = libération de nutriments bénéfiques pour les levures et les mouches
Nommer trois endroits du corps où se trouvent des pathogènes fongiques
Oral, vaginal, tractus gastro-intestinal
Nommer trois catégories de facteurs qui influencent la colonisation par C. albicans
La vie et ses circonstances 😌 (grossesse, âge, stress, etc)
Xénobiotiques (bye bactéries donc peut prendre le dessus)
Maladie (AIDS, caries dentaires, etc)
VRAI OU FAUX
Les champignons causent beaucoup de décès dans le monde?
VRAI, on n’a pas de médicament efficace, vraiment toxiques et oui on tue mais on perturbe d’autres organes et là hop d’autres problèmes
Quel agent cause la méningite cryptococcique? Mode de transmission, personnes à risque, impact mondial et mortalité
Cryptococcus neoformans et Cryptococcus gattii
Transmission : Inhalation de spores provenant des excréments de pigeons ou de sols contaminés, etc.
Population à risque : Individus immunosupprimés (VIH/SIDA, traitements immunosuppresseurs).
Impact mondial : 194 000 cas annuels de méningite cryptococcique.
Taux de mortalité : 75,8 % des cas non traités.
Décire les Malassezia spp. et leur rôle dans les infections. Caractéristique particulière, endroit colonisé sur le corps, agent de la..?
M. restricta and M. globosa sont prédominant
Lipophile car incapable de synthétiser ses propres acides gras
Commensale de la peau
Agent de la dermatite séborrhéique/pellicules, dermatite autopique et pityriasis versicolore
Induit le psoriasis (causé par le stress), pas de remède:(
VRAI OU FAUX
Candida est saprophyte et commensale chez l’homme?
VRAI, si y’a un débalancement il y aura l’apparition de différentes maladies
Décrire le mécanisme d’invasion tissulaire utilisé par C. albicans
- Adhésion à l’épithélium : première étape où C. albicans s’attache à la surface épithéliale.
- Pénétration et invasion épithéliale par les hyphes : les hyphes traversent et envahissent les cellules épithéliales.
- Dissémination vasculaire : étape où les hyphes pénètrent dans les vaisseaux sanguins, permettant aux cellules levuriformes de C. albicans d’entrer dans la circulation sanguine. 37
- Colonisation et pénétration endothéliales : processus se produisant au cours des maladies disséminées, lorsque C. albicans envahit l’endothélium.
Nommer des enjeux pour la recherche associés à l’étude des MO
Difficulté d’observer les microorganisme dans leur milieu naturel, faut des modèles
Culture des microorganismes, développer des techniques d’identification comme la métagénomique pour caractériser la diversité d’une niche
Définir les milieux adéquat
Lutte contre résistance antifongiques
etc
Nommer les trois grandes étapes de la caractérisation des levures
Échantillonnage et traitement du spécimen (look microscope, ensemencement, dilutions, milieux sélectifs)
Température d’incubation
Purification (cultures pures) et identification moléculaire (PCR, MALDI-TOF)
Nommer deux grandes application des levures en biotechnologies (industrie)
*Caractéristiques innées ex.: utilisation de Saccharomyces cerevisiae pour la production du vin, bière, pain grâce à son système de fermentation/respiration.
*Microorganismes modifiés ex.: utilisation de S. cerevisiae pour la production des vaccins, enzymes, biocarburant etc., grâce à la biologie synthétique.
VRAI OU FAUX
Les levures peuvent être utilisé dans le biocontrôle pour conserver les aliments?
VRAI, ex: Aspire® (Candida eleophila; Ecogen) - Yield plus’ (Cryptococcus albidus; Anchor yeast)
Protection contre la détérioration des citrons, pommes et poires
Nommer différents mécanismes qui permettent aux levures de protéger les fruits.
Compétition pour des nutriments, mycoparasitisme, sécrétion d’enzyme hydriques extracellulaires, antibiosis/sécrétion de métabolites
Quel TYPE de levures sont utilisées comme agents de lutte biologique dans les fruits?
Levures killer, tuent d’autres organismes pathogènes souvent par compétition de nutriments ou sécrétion d’enzymes
Quel est le principal avantage du biocontrole?
On utilise quelque chose de bio au lieu de fongicides
La mycorémédiation est souvent associée à quel mécanisme de protection?
Production d’enzymes
Quelle levure est vraiment utilisée en biotechnologie alimentaire? Nommer trois exemples d’application. Mécanisme principal?
Saccharomyces cerevisiae
Boulangerie, bière et vin
Fermentation alcoolique (glucose ➡️ éthanol + CO2 + énergie)
Quel champignon est associé à la fabrication de fromage? Le mécanisme?
Penicillium (feutrage des fromage à pate molle, persillade des fromages bleus, croute des fromages à pâtes
Mécanisme: sécrétion d’enzyme, notamment des protéases et des lipases, qui dégradent les protéines et les lipides en libérant des acides aminés et des acides gras volatils, contribuant au développement des arômes typiques et à la texture du fromage.
Que sont les protéines d’Origine Unicellulaire (P.O.U) en anglais SCP , Single Cell Proteins?
Toute biomasse microbienne riche en protéines destinée à l’alimentation humaine ou animale.
Ces protéines incluent également des glucides, lipides, minéraux et vitamines, et proviennent par fermentation de divers microorganismes : S. cerevisia, C. utilis, K. marxianus et F. venenatum
CES MO = SOLUTION DURABLE POUR RÉPONDRE AUX BESOINS CROISSANTS EN PROTÉINES
Nommer des défis associés au SCP
● Acceptation des consommateurs
● Réglementation et sécurité
● Coûts de production
● Infrastructure de production
● Concurrence avec autres protéines
● Propriétés organoleptiques
● Soutien gouvernemental /Recherche et développements insuffisants
Quels agents (2) sont utilisés pour produire de l’acide citrique en biotechnologie?
Aspergillus niger et Yarrowia lipolytica
Industrie alimentaire (70%): boissons gazeuses, confitures (acidulent), huiles et gras (antioxydant)
Industrie pharmaceutique (12%): produits effervescents, vitamines (antioxydant), cosmétiques, …
Autres (18%): nettoyants, détergents, ..
Nommer un premier exemple de biotechnologie blanche
Production d’enzymes
exemple: peptidases qui dégradent les protéines en a.a. pour ramollir la viande
OU l’amylase qui dégrade l’amidon pour faire du pain/trucs sucrés
OU lipase pour fabriquer du fromage et autre chose
Nommer un second exemple de biotechnologie blanche
Production de colorant, exemple astaxanthine synthétisée par les algues microscopiques
chez les animaux, précurseur dans la biosynthèse de la vitamine A
Quel levure sécrète l’astaxanthine?
La levure rose Phaffiarhodozyma produit de grandes quantités d’astaxanthine
6000X PLUS PUISSANT QUE LA VITAMINE C!!!
Définir un glucane et nommer 4 applications
Paroi cellulaire de levure/molécules avec propriétés immunostimulantes
Produits alimentaires: agent épaississant, substitut pour les gras
Cosmétiques: réparation de la peau
Produits pharmaceutiques: réduction du cholestérol, adjuvant pour vaccins ou pour cicatrisation
Nourriture pour animaux: suppléments pour aquaculture et élevages de porcs
À partir de quel aliment peut-t-on produire du bioéthanol (biocarburant)? Avantage/Inconvénient
Le mais🌽
Fermentation du mais et du coup à la fin on récupère le bioéthanol, pollue moins mais il faut quand même le combiner à l’essence!
Pourcentage de la biomasse associé à la lignocellulose?
50%, résidus agricole et de l’Industrie forestière
destruction de la lignine
hydrolyse enzymatique
fermentation/S. cerevisiae
Nommer deux exemple de biotechnologie blanche associée à la production de carburant
Brésil: bioéthanol qui couvre 22% des besoins nationaux en carburant, canne à sucre, mélange 20-25 %
USA: plus de 10% de l’essence contient du bioéthanol, mais, mélange 10%
En biotechnologie de la santé que produit Pichia ciferrii?
Céramides! Sphingolipides présents dans la peau, jouent un rôle important dans le maintient et la structuration de la barrière lipidique de la peau
Nommer des exemples de MO et leur application en biotechnologie de la santé
Antibiotiques: Pénicilline (Penicillium chrysogenum)
Anti-cholestérolique: Lovastatine (Aspergillus terreus)
Immunosuppresseur: Cyclosporine (Beauverianivea)
Antifongiques: Sordarine (Sordariaaraneosa)
Quel levure est associée à la production d’insuline humaine? Également à la production du vaccin de l’hépatite B?
Saccharomyces cerevisiae!
Vaccin de l’hépatite B: Antigène de surface du virus de l’hépatite B produit chez S. cerevisiae
Nommer des atouts des levures dans la production biotechnologique GRAS Generally Regarded As Safe (S. cerevisae)
non-pathogène, stables, milieux peu complexe, etc
Nommer des atouts des levures dans la production biotechnologique LEVURES MÉTHYLOTROPHES (Pichia pastoris, Hansenulapolymorpha)
densité élevée de cellules, production élevée de protéines, pas de surglucolyse, gènes étrangers incorporés en de multiples copies
Nommer trois médicaments anti-âge issus de la levure
Resvératrol : Trouvé dans le vin rouge, il prolonge la durée de vie de la levure et d’autres organismes, mais son efficacité sur la longévité humaine reste incertaine.
Rapamycine: Inhibe l’activité du TOR, augmente la durée de vie de la levure, des nématodes et des souris, et est utilisée pour traiter certains cancers et prévenir la resténose.
Spermidine: Polyamine naturelle qui augmente la durée de vie de la levure et des animaux en stimulant l’autophagie.
Nommer 4 mécanismes de réparation de l’ADN chez S. cerevisiae
- excision de nucléotides (NER): S.cerevisiae permet d’étudier la reconnaissance et l’élimination des lésions qui déforment l’hélice d’ADN, comme celles causées par les UV. Les protéines Rad4 (équivalent de XPC chez l’humain) et Rad14 (équivalent de XPA) jouent des rôles clés dans cette voie.
- excision de bases (BER): Ce mécanisme est utilisé pour réparer des bases endommagées ou des sites apuriniques/apyrimidiques. Des enzymes comme Apn1, Ntg1et Rad27 ont été identifiées grâce à des études sur la levure.
- Recombinaison homologue (HR) : S. cerevisiae est un modèle de choix pour comprendre ce mécanisme de réparation des cassures double-brin, en utilisant des protéines comme Rad51 (analogue de la protéine humaine BRCA2).
- Réparation non homologue des extrémités (NHEJ): Bien que moins prédominante chez la levure, cette voie est également étudiée pour son rôle dans la réparation des cassures double-brin.
Quelles sont les deux levures utilisées dans l’étude du cycle cellulaire?
*S. cerevisiae (levure bourgeonnante) :
* Division par bourgeonnement (visualisation facile des phases). * Étude des CDK et points de contrôle du cycle cellulaire (transition G1/S, G2/M).
*S. pombe (levure fissipare) :
* Division par fission binaire (proche des cellules humaines).
* Découverte du gène cdc2 (rôle clé dans la régulation G2/M) par P. Nurse.
Quels sont les avantages d’utiliser S. cerevisiae et Schizosaccharomyces pombe dans l’étude du cycle cellulaire
*Mécanismes conservés avec les organismes supérieurs.
*Manipulation génétique simple et rapide.
*Modèles essentiels pour comprendre la régulation du cycle cellulaire et ses dysfonctionnements (ex. : cancer)
