Biologie de la levure

Sous son aspect inerte, le bloc de levure est constitué en réalité d’une gigantesque foule d’organismes unicellulaires, visibles seulement au microscope. Un petit cube de 1 cm de côté pèse environ 1g et renferme, à lui seul, 10 milliards de cellules vivantes de levure !  
    
Chaque cellule, c’est-à-dire chaque individu, de forme sphérique ou ovoïde, n’est autre qu’un champignon minuscule et simplifié, dont la taille ne dépasse
guère 6 à 8 millièmes de millimètre.
Lorsqu’on observe une levure au microscope électronique, on distingue, de l’extérieur vers l’intérieur, comme pour la plupart des cellules végétales, une paroi cellulaire, une membrane cytoplasmique, un cytoplasme, un noyau, des vacuoles, des ribosomes et des mitochondries.
 
La membrane cytoplasmique, protégée par la paroi cellulaire, assure les échanges avec l’extérieur.
le cytoplasme, une sorte de gelée, constitue le substrat même de la vie de la cellule.
le noyau, qui contient les chromosomes (éléments qui portent les caractéristiques génétiques), règle la transmission des caractères héréditaires et l’essentiel des réactions qui se produisent à l’intérieur de la cellule.
Les vacuoles emmagasinent les substances de réserve diverses. Les ribosomes participent à la production des protéines.
Les mitochondries sont les véritables centrales énergétiques de la cellule lorsque celle-ci fonctionne en présence d’oxygène. Leur rôle est d’utiliser les sucres mis à la disposition de la levure pour produire de l’énergie et permettre ainsi à la cellule d’assurer sa croissance. 

La composition de la levure dépend de son type et de ses conditions de conservation.
Le tableau ci-après présente des valeurs moyennes indicatives pour des levures prélevées à l’état frais sur le marché européen.

La levure, comme tout être vivant, vit en présence d’oxygène (aérobiose); mais elle a aussi la remarquable faculté de s’adapter à un milieu sans air (anaérobiose).

Pour assurer ses dépenses énergétiques elle peut utiliser différents substrats carbonés, principalement des sucres :
Le glucose est l’aliment carboné préférentiel de S. cerevisiae ;
Le saccharose est immédiatement transformé en glucose et fructose par une enzyme libérée par la levure : l’invertase ;
Le maltose est le substrat principal endogène de la fermentation en panification française ; il entre dans la cellule de levure grâce à une perméase spécifique pour être ensuite scindé en deux molécules de glucose par la maltase.

Les conditions d’oxygénation du milieu génèrent deux types de métabolisme.  

• en AÉROBIOSE

Lorsque la levure se trouve en présence d’air, elle produit à partir du sucre et de l’oxygène, du gaz carbonique, de l’eau et une grande quantité d’énergie. C’est le processus métabolique de la respiration.
Dans ces conditions l’oxydation du glucose est complète :

Glucose + Oxygène -----> Gaz carbonique + Eau + Energie 

Toute l’énergie biochimique potentiellement contenue dans le glucose est libérée. Grâce à cette énergie, la levure assure son maintien en vie. Mais elle peut aussi l’utiliser pour synthétiser de la manière organique, c’est-à-dire entrer en croissance et se multiplier. Il lui faudra alors trouver dans le milieu d’autres éléments nutritifs, en particulier de l’azote. Ce processus métabolique est optimisé par les industriels pour cultiver la levure.

• en ANAÉROBIOSE

Lorsque la levure ne dispose pas d’oxygène, elle peut néanmoins utiliser des sucres pour produire l’énergie nécessaire à son maintien en vie. Ce processus métabolique a été défini par Pasteur comme étant celui de la fermentation. Les sucres sont transformés en gaz carbonique et en alcool.
L’oxydation du glucose est incomplète : 

Glucose -----> Gaz carbonique + Alcool + Energie

L’alcool formé contient encore beaucoup d’énergie. Il n’y a donc qu’une partie de l’énergie biochimique potentiellement présente dans le glucose qui a été libérée (environ 20 fois moins que pour la respiration). Elle assure un minimum vital à la levure, mais ne lui permet pas de se multiplier rapidement. L’oxygène incorporé dans la pâte au cours du pétrissage est consommé en quelques minutes par la levure. C’est donc le processus métabolique fermentaire
qui est impliqué pendant la panification. Il s’accompagne d’une production de métabolites secondaires, dont certains agissent sur les propriétés physiques de la pâte, alors que d’autres confèrent au pain sa flaveur caractéristique.

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