13 janvier 2016
Une levure vraiment québécoise
Des chercheurs découvrent une souche de levure sauvage unique au monde dans la région de Québec
Par : Jean Hamann
Partager : 
L'arbre-levure, dessin à la craie sur tableau noir réalisé par Jean-Baptiste Leducq. Chaque élément de l'oeuvre a la forme d'une levure. Les souches sauvages étudiées par le postdoctorant habitent le sol des forêts de feuillus ainsi que l'écorce et les feuilles des arbres qui y vivent.
— Jean-Baptiste Leducq
La région de Québec abriterait une souche de levure sauvage unique au monde, révèle une étude publiée par une équipe de l'Université Laval dans la dernière édition de la revue Nature Microbiology. Cette lignée de champignons unicellulaires serait relativement jeune puisqu'elle serait apparue il y a moins de 10 000 ans à la suite d'un croisement spontané entre deux lignées indigènes de Saccharomyces paradoxus, une cousine de l'espèce utilisée pour fabriquer le pain, le vin et la bière. Comme S. paradoxus possède elle aussi un pouvoir de fermentation, la souche découverte dans la région de Québec pourrait constituer une levure intéressante pour faire valoir la dimension locale de certains produits du terroir.
Les événements qui ont conduit à cette découverte commencent en 2013 alors que l'équipe du professeur Christian Landry, du Département de biologie et de l'Institut de biologie intégrative et des systèmes, complète un inventaire des levures sauvages de l'Amérique du Nord. Parmi la soixantaine d'espèces alors répertoriées se trouve S. paradoxus. «Il s'agit d'une espèce forestière associée aux forêts de feuillus, signale un membre de l'équipe, le postdoctorant Jean-Baptiste Leducq. Nous avons trouvé trois lignées indigènes de cette espèce. La lignée B vit sur la côte ouest des États-Unis et dans un vaste territoire, qui s'étend du sud des Grands Lacs jusqu'au sud du Québec. La lignée C se retrouve dans une bande qui s'étend du New Hampshire jusqu'en Gaspésie. Enfin, nous avons découvert une troisième lignée, que nous avons appelée C*, qui se retrouve exclusivement dans la région de Québec, là où les lignées B et C se chevauchent.»
L'analyse du génome de ces trois lignées réservait une surprise aux chercheurs. «Les lignées B et C ont des niches écologiques différentes. Elles ont aussi leurs caractéristiques propres; la lignée B tolère mieux les cycles gel-dégel et la lignée C exploite une plus grande variété de sources d'azote. Les deux souches peuvent être croisées en laboratoire, mais aucun hybride de ces deux espèces n'avait été rapporté en milieu naturel, ce qui laissait croire qu'elles étaient en voie de devenir des espèces distinctes, explique le postdoctorant. Nos analyses ont toutefois montré que le génome de C* est une mosaïque faite à partir des gènes des lignées B et C et qu'elle serait donc issue de leur croisement.»
L'hypothèse des chercheurs est que les lignées B et C ont été séparées lors de la dernière grande glaciation, qui a commencé il y a environ 110 000 ans. Elles seraient de nouveau entrées en contact après le recul du glacier il y a 10 000 ans. Les chercheurs ignorent encore pourquoi la répartition géographique de C* est limitée à la région de Québec. Il se peut que ce soit parce que cette souche est relativement jeune. Elle pourrait gagner du terrain aux dépens de la lignée C à la faveur des changements climatiques, étant donné que cette dernière est moins bien adaptée aux conditions plus chaudes.
«Nous avons la chance de pouvoir étudier «en direct» l'apparition d'une nouvelle espèce, ce qui est un événement très rare en biologie, souligne Jean-Baptiste Leducq. Notre étude constitue la première démonstration que l'hybridation peut conduire à l'apparition, en milieu naturel, de nouvelles espèces d'organismes unicellulaires sans que le nombre de chromosomes soit altéré.»
Sur un plan pratique, S. paradoxus est un ferment qui donne parfois des résultats très intéressants, comme l'ont révélé les quelques études scientifiques consacrées à la question. La découverte de la lignée C* pourrait donc donner des idées aux associations étudiantes brassicoles du campus et aux brasseurs de la région de Québec à l'affût de produits à saveur véritablement locale.
L'étude parue dans Nature Microbiology est signée par Jean-Baptiste Leducq, Lou Nielly-Thibault, Guillaume Charron, Chris Eberlein, Jukka-Pekka Verta et Christian Landry, de l'Université Laval, Pedram Samani et Graham Bell, de l'Université McGill, et Kayla Sylvester et Chris Todd Hittinger, de l'Université du Wisconsin.
Les événements qui ont conduit à cette découverte commencent en 2013 alors que l'équipe du professeur Christian Landry, du Département de biologie et de l'Institut de biologie intégrative et des systèmes, complète un inventaire des levures sauvages de l'Amérique du Nord. Parmi la soixantaine d'espèces alors répertoriées se trouve S. paradoxus. «Il s'agit d'une espèce forestière associée aux forêts de feuillus, signale un membre de l'équipe, le postdoctorant Jean-Baptiste Leducq. Nous avons trouvé trois lignées indigènes de cette espèce. La lignée B vit sur la côte ouest des États-Unis et dans un vaste territoire, qui s'étend du sud des Grands Lacs jusqu'au sud du Québec. La lignée C se retrouve dans une bande qui s'étend du New Hampshire jusqu'en Gaspésie. Enfin, nous avons découvert une troisième lignée, que nous avons appelée C*, qui se retrouve exclusivement dans la région de Québec, là où les lignées B et C se chevauchent.»
L'analyse du génome de ces trois lignées réservait une surprise aux chercheurs. «Les lignées B et C ont des niches écologiques différentes. Elles ont aussi leurs caractéristiques propres; la lignée B tolère mieux les cycles gel-dégel et la lignée C exploite une plus grande variété de sources d'azote. Les deux souches peuvent être croisées en laboratoire, mais aucun hybride de ces deux espèces n'avait été rapporté en milieu naturel, ce qui laissait croire qu'elles étaient en voie de devenir des espèces distinctes, explique le postdoctorant. Nos analyses ont toutefois montré que le génome de C* est une mosaïque faite à partir des gènes des lignées B et C et qu'elle serait donc issue de leur croisement.»
L'hypothèse des chercheurs est que les lignées B et C ont été séparées lors de la dernière grande glaciation, qui a commencé il y a environ 110 000 ans. Elles seraient de nouveau entrées en contact après le recul du glacier il y a 10 000 ans. Les chercheurs ignorent encore pourquoi la répartition géographique de C* est limitée à la région de Québec. Il se peut que ce soit parce que cette souche est relativement jeune. Elle pourrait gagner du terrain aux dépens de la lignée C à la faveur des changements climatiques, étant donné que cette dernière est moins bien adaptée aux conditions plus chaudes.
«Nous avons la chance de pouvoir étudier «en direct» l'apparition d'une nouvelle espèce, ce qui est un événement très rare en biologie, souligne Jean-Baptiste Leducq. Notre étude constitue la première démonstration que l'hybridation peut conduire à l'apparition, en milieu naturel, de nouvelles espèces d'organismes unicellulaires sans que le nombre de chromosomes soit altéré.»
Sur un plan pratique, S. paradoxus est un ferment qui donne parfois des résultats très intéressants, comme l'ont révélé les quelques études scientifiques consacrées à la question. La découverte de la lignée C* pourrait donc donner des idées aux associations étudiantes brassicoles du campus et aux brasseurs de la région de Québec à l'affût de produits à saveur véritablement locale.
L'étude parue dans Nature Microbiology est signée par Jean-Baptiste Leducq, Lou Nielly-Thibault, Guillaume Charron, Chris Eberlein, Jukka-Pekka Verta et Christian Landry, de l'Université Laval, Pedram Samani et Graham Bell, de l'Université McGill, et Kayla Sylvester et Chris Todd Hittinger, de l'Université du Wisconsin.
