Caractérisation du métabolisme et de la toxicité aiguë des n-alcools chez Saccharomyces cerevisiae par microcalorimétrie dynamique

Dans le but de proposer une approche biophysique à l'amélioration de la tolérance aux n-alcools de diverses espèces microbiennes, nous avons appliqué la microcalorimétrie pour étudier la toxicité de n-alcools sur le métabolisme de Saccharomyces cerevisiae. Comme pré-requis à l'étude de toxicité des n-alcools, l'approche exploitée pour relier l'activité thermique au métabolisme de S. cerevisiae a démontré que les thermogrammes détectent directement les changements observés durant une croissance en cuvée ou en chemostat. L'analyse des courbes du flux thermique et de consommation du glucose a démontré une corrélation entre la chaleur dégagée, le glucose consommé et la production de levures. Les études microcalorimétriques sur des levures maintenues en conditions de non-croissance ont permis d'obtenir une relation similaire entre le métabolisme fermentaire et la chaleur dégagée, d'établir un pH optimal de fermentation et de suggérer une limitation au taux de dégagement de chaleur par le système du transport des sucres. Les études de toxicité aiguë des n-alcools ont démontré une relation linéaire entre les paramètres de toxicité (CI-50, Ki) et la lipophilie des alcools. Par rapport aux alcools à plus longue chaîne, les alcools miscibles à l'eau ont un comportement différent pour le schéma d'inhibition et la relation linéaire obtenue avec le nombre de carbone. Cette différence suggère une préférence de sites polaires pour les alcools à courte chaîne par rapport à des sites hydrophobe pour les alcools ayant plus de quatre carbones. L'étude du schéma biphasé des courbes de toxicité montre que l'éthanol inhibe le métabolisme de fermentation à des concentrations inoffensives pour le métabolisme endogène des levures. En relation avec ces observations, les enzymes glycolytiques ne seraient donc pas affectés à la phase d'inhibition du métabolisme fermentaire du glucose. La première phase correspond à l'inhibition de la croissance et l'inhibition complète de l'activité endogène correspond à une perte de la viabilité et de l'utilisation du glucose. Cette approche globale par la microcalorimétrie nous permet d'évaluer rapidement la tolérance à l'éthanol de diverses souches de levures et de dépister les souches les plus performantes en fermentation d'un moût de raisin. Enfin, l'étude préliminaire des effets potentiels d'agents protecteurs contre la toxicité de l'éthanol n'a pas permis de trouver un agent idéal. Certains indices démontrent que des propriétés particulières pourraient être nécessaires dans le choix de futurs additifs de protection. Ce sont une taille moléculaire permettant un passage à travers la paroi cellulaire, un caractère lipophile et une charge nette positive