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Comment les levures consomment les sucres (pour les transformer en alcool)

#levures
2021-11-05 (dernière édition)

Pour bien comprendre la suite, il faut déjà avoir en tête la répartition des sucres dans le moût.

Allez lire cet article :

Il est super court, je vous attends.

Les sucres du moût
La composition en sucres du moût avant la fermentation...
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On se retrouve donc avec notre moût, qui contient du glucose, du fructose, du sucrose, du maltose et du maltotriose.

Tout ce petit monde va devoir entrer dans les cellules, pour participer à leur fonctionnement.

Attendez, avant d’aller plus loin, on va déjà faire un petit point : pourquoi les levures produisent de l’alcool ?

L’alcool est tout simplement un sous-produit du fonctionnement de la cellule de levure.

Les levures sont des organismes vivants, qui ont besoin d’énergie pour vivre et se reproduire.

L’utilisation des sucres va leur permettre d’assurer cette production d’énergie, grâce à différents processus métaboliques.

Au terme de ces processus les cellules vont produire de l’énergie, c’est bien pour elles, et de l’alcool, c’est bien pour nous.

(en fait, c’est aussi un avantage pour les levures, mais on en reparle plus bas)

Jusque là on enfonce des portes ouvertes, mais ça va quand même mieux en le disant.

Ok, donc les 2 points vraiment important à retenir :

  • les cellules ont besoin d’énergie.
  • le “carburant” qui va fournir l’énergie, ce sont les molécules d’ATP.

L’ATP : si vous avez fait de la biologie à un moment vous en avez déjà entendu parler.

Sinon, ce n’est pas bien grave.

Tout ce que vous avez besoin de savoir à ce stade : l’ATP est le carburant qui permet de faire fonctionner la cellule.

Et toute la finalité du métabolisme des sucres, c’est de produire de l’ATP.

Pas besoin d’en savoir plus à ce stade.

Comment les différents sucres arrivent dans la cellule

Double objectif :

  • faire rentrer les sucres dans la cellule
  • faire rentrer les molécules de glucose dans la glycolyse

Eh ! Ne vous laissez pas impressionner par des termes que vous n’avez peut-être jamais croisé.

Ce n’est pas si compliqué.

Le glucose est transformé en pyruvate via une voie métabolique qui s’appelle la glycolyse.

Au cours de cette réaction 2 molécules d’ATP sont produites.

C’est déjà bien, mais à ce stade la fermentation n’a même pas encore commencé. La fermentation va utiliser le pyruvate qui vient d’être produit.

Mais nous allons trop vite !

Revenons à notre levure qui doit absorber les sucres pour commencer à s’en servir.

Le glucose : il rentre directement dans la cellule, puis il est utilisé dans la glycolyse.

Le fructose : idem

Le sucrose : il est découpé par une enzyme, une invertase, qui libére une molécule de fructose, et une molécule de glucose (vous vous rappelez ? Le sucrose est un disaccharide). Fructose et glucose sont ensuite absorbé comme on l’a vu juste au-dessus.

Maltose et Maltotriose : doivent être transportés activement à l’intérieur de la cellule, puis découpé en trois molécules de glucose (oui, c’est un trisaccharide), qui vont intégrer la glycolyse.

Bon.

A ce stade, tout ce petit monde est entré dans la cellule et fait carburer la glycolyse, qui produit en sortie du pyruvate.

Je vous ai préparé un petit schéma :

entrée des sucres dans la cellule

Les deux voies métaboliques principales

A partir de là, la levure dispose de deux voies métaboliques pour utiliser le pyruvate.

  • la respiration
  • la fermentation. On y arrive enfin !
métabolisme des sucres dans la cellule

La respiration utilise de l’oxygène, du glucose, et relargue du CO2 et de l’ATP. Beaucoup d’ATP. Plusieurs dizaines de molécules d’ATP en moyenne par molécule de glucose.

C’est la voie la plus rentable. Largement.

La fermentation de son côté produit de l’éthanol et… 2 molécules d’ATP (pendant la glycolyse). Et c’est tout.

Bizarre non ? Quel intérêt de s’engager dans la fermentation, alors que la respiration est beaucoup plus rentable en terme d’énergie produite ?

Saccharomyces cerevisiae, la levure des brasseurs, a un comportement particulier : quand les sucres sont très abondants dans son environnement, elle va préférer les fermenter plutôt que les respirer. Pourquoi, comment ?

C’est l’effet Crabtree ! Le truc est fascinant.

J’ai mis ça dans un autre article, histoire de ne pas trop charger ici. Au cas où vous commenceriez à en avoir marre de la biologie et du métabolisme des levures ;)

A lire par ici :

Fermentation vs Respiration : l'effet Crabtree
Pourquoi les levures préfèrent fermenter les sucres plutôt que les respirer...
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/effet-crabtree

Les préférences des levures

Un dernier petit truc à savoir avant que l’on se laisse : les levures ont des préférences, quand il s’agit de consommer les sucres.

Elles vont consommer par ordre de préférence :

  • le glucose et le fructose : ce sont vraiment les sucres de bases. Ils rentrent facilement dans la cellule puis directement dans la voie de la glycolyse
  • le sucrose : idem, après intervention de l’invertase
  • le maltose, qui est par ailleurs le sucre le plus abondant dans le moût, mais qui nécessite un transporteur spécifique pour arriver dans la cellule, puis le travail de découpe des maltases
  • le maltotriose : idem, à peu près. Sa capacité à être utilisé dépendra des souches de levure.

Au final tout est lié : les voies métaboliques, l’effet Crabtree, les préférences des levures.

Ce n’est pas seulement théorique : le comportement des levures est directement observable dans notre pratique du brassage.

On en parle dans cet article :

Les 3 phases de la fermentation
La croissance d'une population de levures dans un milieu sucré en 3 phases...
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