Modulation de la transition respiro-fermentaire chez Saccharomyces cerevisiae par l'oléate : analyse cinétique et métabolique en culture continue sur substrats mixtes

Modulation of the respiro-fermentative transition in saccharomyces cerevisiae by oleic acid@ : kinetic and metabolic analysis in co-substate continuous cultures

• Auteur / Autrice : Jean-Roch Mouret
• Direction : Stéphane Guillouet, Gérard Goma
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie et biocatalyse industrielles
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Saccharomyces cerevisiae

Respiration cellulaire

Fermentation

Chémostats

Carnitine

Mots clés libres

Acide oléique

Substrat mixte

Résumé

L'objectif de ce travail est d'étudier la transition respiro-fermentaire chez Saccharomyces cerevisiae et de déterminer l'étape ou les étapes contrôlant ce processus, à partir d'une approche originale de génie microbiologique basée sur l'utilisation de chémostat sur substrats mixtes. Dans un premier temps, l'analyse bibliographique a orienté notre travail vers l'étude du rôle du transport du carbone du cytosol vers la mitochondrie. Pour déterminer si ce transport exerce un contrôle sur la bascule métabolique, nous avons mis en place une stratégie consistant à introduire en chémostat sous limitation glucose en mode oxydatif une perturbation métabolique ciblée ( présence de co-substrat, modification génétique) et à analyser les conséquences de cette perturbation sur la bascule métabolique étudiée. L'oléate a été un des co-substrats testés dans ce travail car il est connu pour stimuler les enzymes impliquées dans le transport du carbone à travers la membrane mitochondriale. La transition respiro-fermentaire a donc été quantifiée en chémostat glucose seul et en chémostat glucose/oléate. En présence d'oléate, il a été observé un retard dans l'apparition de la bascule métabolique et une redirection du flux carboné de la voie fermentaire vers la voie oxydative. Ce résultat marquant met en évidence une diminution de la transition respiro-fermentaire en présence d'oléate et constitue un des rares succès reporté dans la littérature de réduction de l'effet Crabtree. L'action de l'oléate a été approfondie et discutée au cours de ce travail.

This work aims to study the respiro-fermentative transition in Saccharomcyces cerevisiae and to determine the controlling step(s) involved in this process, by using an original approach of microbiological engineering based on co-substrate chemostat cultivations. Based on the literature analysis, we focused our work on investigating the importance of the carbon transport from cytosol to michondria in the onset of the metabolic shift. To determine whether this transport exerts a control on the metabolic change, a strategy was implemented consisting in introducing, during oxidative glucose limited chemostat, a specific metabolic perturbation ( addition of co-substrate, genetic modification) and in analysing the consequences of such a perturbation on the studied metabolic event. The oleic acid was one of the co-substrates tested in this work; this fatty acid is indeed know to simulte enzymes implied in the carbon transport between the different cell compartments. The metabolic transition was then studied in sole glucose chemostat and in glucose/oleic acid chemostat. In the presence of oleic acid, a delay in the onset of the metabolic shift and a redirection of the carbon flux from the reductive pathway were observed. This important result shows a modulation in the respiro -fermentative transition in presence of oleic acid and constitutes one of the few success reported in the literature of reduction in the Crabtree effect. The action of the oleic acid was further investigated and discussed throughout this work.