La levure n’est pas le simple micro-organisme unicellulaire que nous pensions autrefois, mais un tueur compétitif. Lorsqu’elle est privée de glucose, la levure libère une toxine qui empoisonne d’autres micro-organismes qui sont entrés dans son habitat environnant, même ses propres clones. Ce phénomène venimeux était auparavant inconnu et contribue à notre compréhension du comportement des micro-organismes unicellulaires et de l’évolution des organismes unicellulaires vers les organismes multicellulaires, tout en ayant des applications potentiellement utiles pour l’industrie alimentaire.
La cuisson du pain est devenue un nouveau passe-temps populaire pendant la pandémie, donc de nos jours, vous trouverez probablement un petit paquet de levure sèche caché dans de nombreux placards de cuisine. Depuis des milliers d’années, ce petit champignon vivant fait partie intégrante de notre alimentation, nous permettant de savourer du pain moelleux, du vin doux et de la bière mousseuse. Jusqu’à récemment, la levure était considérée comme un simple micro-organisme unicellulaire (unicellulaire), mais des chercheurs de l’Université de Tokyo ont maintenant découvert qu’elle avait une stratégie de survie meurtrière. Leurs travaux sont publiés dans PLOS Biologie.
« Dans la situation critique de survie de la privation de glucose, les levures libèrent des toxines dans leur habitat qui tuent d’autres micro-organismes tandis que la levure elle-même acquiert une résistance », a expliqué le professeur adjoint Tetsuhiro Hatakeyama de la Graduate School of Arts and Sciences.
« Nous avons appelé ce phénomène la mort des retardataires. Nous avons été encore plus surpris de constater que les toxines produites par les levures peuvent également tuer leurs clones non adaptés, de sorte qu’elles risquent de tuer non seulement les micro-organismes envahisseurs mais aussi leur propre progéniture. un comportement presque suicidaire n’avait pas été trouvé auparavant dans un organisme unicellulaire ou même considéré comme existant. »
Bien que les formes de comportement coopératif soient bien connues chez de nombreuses bactéries et champignons, cette recherche est la première découverte importante de la compétitivité survenant dans les cellules clonales des organismes unicellulaires. Cela a des implications importantes pour notre compréhension de l’écologie des micro-organismes, ainsi que des raisons pour lesquelles certains micro-organismes spécifiques se développent pendant la fermentation alors que d’autres ne le font pas.
Pour faire cette découverte, l’équipe a cultivé des cellules clonales (c’est-à-dire dérivées de la même cellule parentale) séparément dans des conditions limitées et riches en glucose. Lorsque les cellules ont été combinées, leurs schémas de croissance ont montré que les cellules de levure qui s’étaient déjà adaptées à la privation de glucose étaient capables d’empoisonner les retardataires et de garder les ressources alimentaires pour elles-mêmes.
« Notre recherche révèle un côté étonnamment égoïste du comportement des levures », a déclaré Hatakeyama. « Le phénomène que nous avons découvert est similaire à une expérience de pensée proposée par l’ancien philosophe grec Carnéade de Cyrène, appelée la planche de Carnéade : si un marin s’échappe d’un naufrage en s’accrochant à une planche capable de supporter à peine une personne, et puis repousse un autre marin qui vient après lui, sera-t-il accusé de meurtre ? »
Les chercheurs suggèrent que cette stratégie peut aider les levures à éviter la famine massive de la population, tout en facilitant la sélection de la progéniture productrice de toxines qui est plus susceptible de poursuivre sa lignée. La stratégie a été observée dans plusieurs types de levure différents – initialement issus de la bière, du pain et du vin – ce qui pourrait signifier que ce phénomène peut se produire plus largement dans cette espèce diversifiée.
Cette découverte pourrait être utilisée pour développer des mécanismes de contrôle de croissance utiles pour des espèces de levure économiquement importantes, telles que celles utilisées dans l’industrie alimentaire. Bien qu’elle ne soit pas incluse dans cette étude, elle pourrait également ouvrir la voie à un meilleur contrôle des types de levure qui peuvent affecter négativement la santé humaine et animale. L’équipe aimerait ensuite explorer les implications de cette découverte pour l’évolution cellulaire.
« Pour le développement d’organismes multicellulaires, non seulement l’activation mutuelle de la croissance cellulaire, mais également l’inhibition mutuelle de la croissance cellulaire ou la mort cellulaire programmée dans les cellules clonales sont nécessaires », a expliqué Hatakeyama.
« Les champignons sont connus pour avoir tendance à une transition évolutive entre l’unicellularité et la multicellularité plus facilement que d’autres organismes, nous aimerions donc démêler la relation entre la mort des retardataires et l’évolution des organismes multicellulaires. Nous espérons que cette recherche apportera une contribution significative à notre compréhension du développement des écosystèmes et des transitions évolutives.
Plus d’information:
Arisa H. Oda et al, Tuer les retardataires médiés par l’autotoxine dans les communautés de levures, PLOS Biologie (2022). DOI : 10.1371/journal.pbio.3001844