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Brassage de gènes

Une étude révèle un nouveau pan de l'histoire familiale de la levure utilisée dans la fermentation des lagers

Par : Jean Hamann
Les chercheurs ont analysé le génome de spécimens sauvages de levure provenant des quatre coins du monde afin de trouver le «parent manquant» de la levure hybride utilisée pour brasser les lagers. En milieu naturel, les levures se retrouvent fréquemment sur l'écorce, les feuilles ou les fruits des arbres.
Les chercheurs ont analysé le génome de spécimens sauvages de levure provenant des quatre coins du monde afin de trouver le «parent manquant» de la levure hybride utilisée pour brasser les lagers. En milieu naturel, les levures se retrouvent fréquemment sur l'écorce, les feuilles ou les fruits des arbres.
Dans quelques jours, l'Allemagne et les pays qui partagent sa passion pour la bière célébreront l'Oktoberfest. Il y a peu de chance que les conversations des millions de festivaliers qui participeront à cette fête gravitent autour de l'origine des champignons microscopiques utilisés pour fabriquer le nectar qui les réunit. Le sujet n'en passionne pas moins certains biologistes pour qui la généalogie des levures servant à brasser les bières de type lager constitue une fascinante énigme biogéographique. Des chercheurs américains et trois chercheurs du Département de biologie et de l'Institut de biologie intégrative et des systèmes, Guillaume Charron, Jean-Baptiste Leducq et Christian Landry, viennent d'ailleurs de publier, dans la revue Plos Genetics, une étude qui dresse un portrait de famille un peu plus net de cet étrange microorganisme.

La généalogie du champignon utilisé pour fabriquer les lagers est aussi nébuleuse qu'un lendemain de veille. Cette boisson a vu le jour quelque part en Bavière il y a six ou sept siècles, mais les brasseurs ignoraient alors à quelle espèce ils devaient la magie de la fermentation alcoolique à basse température, qui est exclusive à ce style de bière. Ce n'est qu'en 1870 que les taxonomistes ont identifié cette levure et qu'ils l'ont nommée Saccharomyces pastorius. Environ un siècle plus tard, des analyses génétiques ont révélé que cette espèce était issue du croisement entre deux espèces de levures et qu'elle avait conservé deux jeux de chromosomes appartenant à chacun de ses ancêtres. «L'un des parents est S. cerevisiae, la levure utilisée dans la fermentation du pain, du vin et des bières de type ale, rappelle le stagiaire postdoctoral Jean-Baptiste Leducq. L'identité du second parent était toutefois indéterminée parce que son profil génétique ne correspondait à aucune espèce connue.»

En 2011, coup de théâtre, des biologistes découvrent en milieu naturel une espèce dont le génome recoupe à 99% celui du parent inconnu de S. pastorius. Le hic est que cette espèce, nommée S. eubayanus, a été trouvée dans des forêts d'Argentine, ce qui soulève une grande question biogéographique: comment a-t-elle bien pu s'hybrider avec S. cerevisiae et traverser l'Atlantique pour se retrouver dans les cuves des brasseurs bavarois dès le 15e siècle?

Une partie de la réponse est apparue au cours des cinq dernières années, alors que des spécimens de S. eubayanus ont été découverts dans plusieurs pays. «Nous en avons nous-mêmes trouvés par hasard au cours d'une étude qui portait sur une autre espèce de levure sauvage. Nos spécimens provenaient du Nouveau-Brunswick, mais S. eubayanus est probablement présent au Québec également», avance Jean-Baptiste Leducq. Par contre, aucun spécimen sauvage n'a encore été trouvé en Europe.

Pour déterminer quelle souche sauvage de S. eubayanus pouvait revendiquer la paternité de l'hybride domestique, les chercheurs américains et leurs collègues de l'Université Laval ont comparé les génomes de spécimens trouvés en Amérique du Sud, en Amérique du Nord, en Asie et en Australasie. Résultat? «Il semble que l'hybride domestique soit plus près des populations sauvages de l'hémisphère nord. Par contre, aucune de ces souches ne peut prétendre être la plus proche parente de la levure hybride domestique. Le génome de cette dernière est une mosaïque de génomes de levures sauvages», résume Jean-Baptiste Leducq.

Plusieurs hypothèses peuvent expliquer l'absence d'une population souche unique, poursuit-il. D'abord, il y a peut-être eu plus d'une hybridation entre S. cerevisiae et S. eubayanus, ce qui expliquerait l'effet mosaïque observé. Il est aussi possible que le véritable ancêtre n'ait pas encore été découvert ou qu'il soit disparu. À cela, il faut ajouter l'effet de la domestication. «Les lagers sont apparues à l'époque où des bateaux européens ont commencé à parcourir le monde, ce qui a sans doute favorisé la propagation des levures et leurs croisements génétiques. De plus, en sélectionnant les meilleures cuvées, les brasseurs ont pratiqué pendant des siècles, à l'aveugle, une sélection artificielle des levures. Il est donc possible que même s'il existait un ancêtre sauvage de l'hybride, on ne puisse jamais l'identifier.»

La découverte de multiples souches sauvages de S. eubayanus ouvre toutefois des perspectives intéressantes pour les brasseurs et les amateurs de bière. Les croisements dirigés entre ces levures sauvages et S. cerevisiae pourraient conduire à la création d'hybrides inédits qui élargiraient la palette de saveur des lagers. «Les nouveaux outils génomiques nous permettent même de déterminer quels gènes contrôlent quels caractères, souligne Jean-Baptiste Leducq. On pourrait donc exercer un contrôle très fin sur le résultat de la fermentation.»

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