Qu'est-ce que la levure ?

La levure, une usine microscopique

La levure est un minuscule micro-organisme naturellement présent dans lair et le sol qui rend possible la fermentation. Elle fonctionne comme une usine microscopique, capable de transformer plusieurs molécules simples. Traditionnellement utilisée pour la fabrication du pain, de la bière et du vin, cette usine cellulaire peut également être utilisée pour transformer différentes molécules à léchelle industrielle. 

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Yeast under the microscope.

La fermentation par les levures : rien de plus naturel !

La levure est un micro-organisme vivant unicellulaire, ce qui explique pourquoi sa taille est si minuscule, beaucoup plus petit qu’un grain de sable. Cet être vivant invisible renferme pourtant un énorme potentiel. La levure est naturellement présente sur Terre depuis des millions d’années. Le processus de fermentation de la levure est un phénomène naturel qui se produit dans l’environnement. 

La levure est utilisée à des fins domestiques depuis cinq ou six millénaires pour produire du pain, du vin, de la bière et d’autres aliments fermentés. Il n’en reste pas moins que si l’on considère les diverses façons dont elle a été utilisée à travers l’histoire, la levure reste une usine microscopique passionnante. 

La levure peut être utilisée pour produire une variété de substances naturelles, telles que des protéines, des arômes et des enzymes. Elle permet également de développer des biomatériaux et de nouvelles molécules à des fins nutritionnelles ou médicales.  

En quoi consiste la fermentation par les levures ?

En l’absence d’air, la levure transforme les sucres en alcool et en dioxyde de carbone (CO2) et produit une faible énergie : on appelle ce processus la fermentation. Et c’est précisément cette fermentation qui se produit lorsque l’on fait du pain : les sucres provenant de la farine sont transformés en gaz carbonique, ce qui fait lever la pâte. L’alcool produit pendant cette phase est complètement évaporé pendant la cuisson. La fermentation est le processus au cours duquel les levures transforment les sucres en alcool dans la bière (à partir des glucides dérivés du malt [orge germée]) et dans le vin (à partir des glucides du raisin). 

En présence d’oxygène, la levure n’assure pas le processus métabolique de la fermentation : elle respire et se multiplie de manière abondante. La transformation du sucre en dioxyde de carbone et en eau (mais pas en alcool) par les levures leur fournit l’énergie nécessaire pour se développer et se multiplier. C’est ainsi que les producteurs de levure génèrent de grandes quantités de levure. 

Quelle fonction la levure peut-elle remplir en tant qu’usine cellulaire ?

En plus de pouvoir transformer le sucre, l’usine cellulaire qu’est la levure absorbe également les lipides et les acides aminés naturels, ainsi que tous les éléments nécessaires à sa croissance à partir de son environnement. La levure peut être utilisée pour produire des molécules destinées à toute une série d’applications dans des volumes commerciaux. 

La fermentation est un processus naturel qui se produit dans la levure. Cette dernière est alimentée en matière première renouvelable, comme la mélasse ou des céréales, et ses enzymes fabriquent de nouvelles molécules biochimiques à partir du processus de fermentation. Par rapport aux autres procédés de fabrication de composés chimiques, cette approche de production de molécules utiles est nettement plus respectueuse de l’environnement.  

De la chimie à la biotechnologie blanche

L’utilisation d’un micro-organisme vivant comme la levure pour fabriquer des produits tels que des aliments, des produits pharmaceutiques et des sources d’énergie s’inscrit dans le cadre de ce que l’on appelle la « biotechnologie blanche ». Elle constitue un nouveau domaine prometteur en vue de relever les défis environnementaux. Si la chimie permet de fabriquer de nombreux produits peu biodégradables comme les plastiques, avec la biotechnologie blanche, il est désormais possible de synthétiser des produits facilement dégradables. Ceux-ci peuvent notamment être utilisés pour : 

  • la production de métabolites – enzymes, vitamines, arômes, etc. ; 
  • le traitement des déchets – pour réduire la pollution ; 
  • la production d’agents de lutte biologique – pour lutter contre les insectes nuisibles, les agents pathogènes et les mauvaises herbes ; 
  • les biocarburants et les bioénergies – l’éthanol peut être produit à partir de résidus de culture. 

Une hormone humaine fabriquée par la levure

Parmi les principales découvertes liées à l’utilisation de la levure comme micro-usine en médecine figure la création d’une hormone humaine : l’hydrocortisone. L’action de cette hormone stéroïde diminue l’inflammation et réduit ainsi la douleur, les démangeaisons et les gonflements. 

Elle est également utilisée pour traiter diverses maladies. En collaboration avec une grande entreprise pharmaceutique, une équipe française a mis au point la méthode permettant d’obtenir cette substance grâce à la levure. La levure est également utilisée pour produire de l’insuline, l’hormone dont manquent les personnes atteintes de diabète. Elle permet aux scientifiques de générer de nombreux nouveaux composés qui occuperont bientôt une place importante dans nos vies.  

La levure comme source d’énergie

La levure est l’organisme le plus adapté pour obtenir de l’alcool par fermentation à l’échelle industrielle. L’alcool ainsi obtenu, l’éthanol pur, peut être utilisé : 

  • pour la préparation des spiritueux ; 
  • en parfumerie ; 
  • comme biocarburant alternatif à l’essence. 

La levure au service des énergies renouvelables et du développement durable

La levure produit de l’éthanol à partir de glucides (ou sucres) par le biais du processus naturel de fermentation. Mais d’où proviennent ces sucres ? 

La première génération de biocarburants était dérivée de l’amidon des cultures vivrières (grains, céréales, pommes de terre, manioc) et du sucre (canne à sucre). 

Les sucres destinés aux biocarburants de deuxième génération sont dérivés d’un éventail plus large de ressources, y compris les fibres végétales qui ne servent pas à la fabrication d’aliments : le bois, les parties non comestibles des plantes, comme la tige et les feuilles, et même les déchets végétaux. 

Bien que des recherches sur la levure soient menées depuis des décennies, les scientifiques essaient toujours de trouver comment la rendre plus résistante à l’alcool. La capacité de la levure à métaboliser l’éthanol est limitée par sa généalogie, rendant les dernières générations moins efficaces que les précédentes. 

Une autre difficulté consiste à améliorer la capacité d’assimilation de la levure pour obtenir d’autres sucres, tels que les pentoses, qui sont présents dans les tissus végétaux. 

Cette démarche permettra d’augmenter le nombre d’options d’énergie renouvelable accessibles, et contribuera à promouvoir un mode de vie plus respectueux de l’environnement. 

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