Saccharomyces cerevisiae, autrement connu sous le nom de levure de boulanger, est l’un des nombreux organismes modèles étudiés dans des laboratoires partout dans le monde. Parce que son génome a été séquencé, que sa génétique est facilement manipulée et qu’elle est facile à maintenir en laboratoire, Cette espèce de levure a été une ressource inestimable dans la compréhension des processus cellulaires fondamentaux tels que la division cellulaire et la mort cellulaire. Cette vidéo vous donnera un aperçu de cet organisme modèle et de son large éventail d’applications en recherche biologique et biomédicale.,
les levures appartiennent au domaine eucaryote, qui est composé d’organismes avec des noyaux liés à la membrane, appelés eucaryotes. Avec les champignons et les moisissures, S. cerevisiae appartient au Royaume des champignons en raison de la présence d’une paroi cellulaire faite de chitine, un polymère polysaccharidique que l’on trouve non seulement dans les champignons, mais aussi dans les exosquelettes des insectes et des crustacés.
fait intéressant, de nombreuses protéines présentes dans la levure partagent des séquences similaires avec les protéines de leurs congénères eucaryotes., Ces protéines sont souvent homologues, et leurs séquences similaires indiquent que les organismes partagent un ancêtre commun. En étudiant la fonction d’une protéine donnée dans la levure, les chercheurs acquièrent un aperçu de la fonction de la protéine chez les eucaryotes supérieurs, tels que nous, les humains.
dans la nature, S. cerevisiae se trouve dans des environnements chauds et humides, avec une source de sucre à portée de main. L’un de ses endroits préférés est le vignoble, où il habite sur la peau du raisin.
S., cerevisiae a une forme ovoïde ronde à ellipsoïdale et mesure généralement 5 à 10 micromètres de diamètre lorsqu’il est visualisé à l’aide d’un microscope à champ lumineux.
lorsque la plupart des cellules eucaryotes se divisent par mitose et cytokinèse, il y a une ségrégation égale du matériel génétique et du cytoplasme dans les cellules filles. D’autre part, S. cerevisiae subit une division cellulaire par un processus appelé bourgeonnement.
Cette forme de reproduction asexuée implique la formation d’un bourgeon nouvellement synthétisé à partir de la cellule mère, qui grossit tout au long du cycle cellulaire jusqu’à la cytokinèse., Contrairement à la division cellulaire eucaryote typique, les deux cellules ne sont pas égales en taille après la mitose.
maintenant que nous avons appris un peu plus sur S. cerevisiae en tant qu’organisme, discutons de ce qui en fait un excellent système modèle pour la recherche.
Tout d’abord, les cellules de levure se développent rapidement et se divisent environ toutes les 90 minutes. Deuxièmement, ils sont faciles à cultiver et n’ont besoin que d’une technique et d’une instrumentation simples pour la propagation. Troisièmement, étant le premier organisme eucaryote à avoir son génome entier séquencé, S. cerevisiae a toutes ses séquences de gènes accessibles au public via la base de données du génome de la levure.,
la manipulation génétique de la levure est également extrêmement pratique. La plupart des vecteurs de S. cerevisiae, porteurs d’une séquence D’ADN intéressante, sont des vecteurs de navette. Les vecteurs de navette sont généralement des plasmides qui peuvent se propager chez deux espèces différentes, telles que E. coli et S. cerevisiae. Cela permet d’effectuer un clonage moléculaire chez E. coli, par exemple pour incorporer le gène de la protéine fluorescente verte des méduses dans un vecteur navette, qui peut être introduit dans la levure pour les faire briller.,
le plasmide intégrateur de levure est un type de vecteur navette qui permet l’incorporation d’ADN étranger dans le génome de la levure par un processus appelé recombinaison homologue. La recombinaison homologue est un échange D’ADN entre des séquences correspondantes ou similaires qui se traduit par un croisement génétique entre le vecteur et L’ADN génomique de l’hôte. Cela peut entraîner l’élimination d’un gène ou l’échange d’un gène avec un autre. De plus, comme la recombinaison homologue entraîne une intégration dans le génome de l’hôte, le changement génétique persiste après la division de la cellule de levure.,
maintenant que vous savez ce qui rend la levure si pratique pour l’étude, voyons pourquoi ces petites bestioles ont été si importantes scientifiquement. Il y a très, très longtemps, au début du 6ème millénaire avant J.-C., La levure était impliquée dans la fermentation des raisins pour faire du vin. La levure a plus tard joué un rôle dans la cuisson du pain dans l’Egypte ancienne.
Ce n’est qu’en 1856 que Luis Pasteur identifie S. cerevisiae comme le microbe clé de la vinification et de la cuisson du pain., Il a classé la levure comme un anaérobe facultatif, qui, en l’absence d’oxygène, passe à la fermentation, un processus qui permet à la levure de métaboliser les sucres et produit de l’alcool comme sous-produit. Dans ce procédé, le pyruvate, qui est produit par glycolyse, est réduit en acétylaldéhyde, qui est ensuite, grâce à la conversion du NADH en NAD+, réduit en éthanol, l’ingrédient déterminant du vin.
Au XXe siècle, Hartwell et Nurse ont découvert des protéines qui régulent le cycle cellulaire dans la levure.,
le cycle cellulaire est une série d’événements cellulaires qui comprend la réplication et la ségrégation appropriées de L’ADN nucléaire avant qu’une cellule ne se divise. L’identification de la protéine cycline et de la kinase cycline-dépendante, ainsi que la modification de leur abondance relative par interphase et mitose, suggèrent que ces protéines sont des régulateurs clés de la division cellulaire., La nature hautement conservée de ces protéines rend leur étude chez la levure précieuse pour comprendre le rôle des kinases cyclin-dépendantes dans les organismes multicellulaires, telles que la dérégulation du cycle cellulaire, qui peut conduire à une division cellulaire incontrôlée, ou le cancer.
avançant à 15 ans plus tard, Blackburn, Greider et Szostak ont fait des études révolutionnaires dans la compréhension des télomères ainsi que la découverte des télomérases. Les télomères sont des séquences répétitives d’ADN à l’extrémité d’un chromosome qui empêchent L’ADN génomique de dégénérer., L’addition de ces séquences répétitives est réalisée par des télomérases à l’extrémité 3’ flanquant du chromosome, et la complémentation des nucléotides est suivie par L’ADN polymérase dans le brin en retard. Les télomères ont des implications dans le vieillissement car ces segments D’ADN raccourcissent tout au long de la vie d’un organisme.
encore plus récemment, en 1992, Ohsumi et ses collègues ont découvert des gènes régulant l’autophagie, une sorte de recyclage cellulaire. Pendant la famine nutritive, les organites consommables sont engloutis par un autophagosome., L’autophagosome fusionnera ensuite avec un lysosome, afin de décomposer davantage les protéines organellaires en acides aminés essentiels à la fabrication de nouvelles protéines. L’autophagie est impliquée dans les mécanismes cellulaires importants qui protègent contre les agents pathogènes envahissants et la croissance tumorale.
Il existe un large éventail d’applications pour l’étude de la levure. La levure peut, par exemple, être utilisée pour étudier la mitophagie, qui est l’élimination des mitochondries endommagées par les autophagosomes. Ce processus a des implications dans des maladies telles que la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson., Dans cette vidéo, l’autophagie est induite dans les cellules de levure avec l’ajout d’un milieu de privation d’azote. Ensuite, les cellules sont préparées pour la microscopie à fluorescence, afin d’observer la mitophagie dans les cellules affamées d’azote.
S. cerevisiae est utilisé pour exprimer et purifier de grandes quantités de protéines, par exemple la protéine régulatrice de la conductance transmembranaire de la fibrose kystique. Dans cette vidéo, des cellules de levure portant le plasmide CFTR sont cultivées dans de grandes cultures. Ensuite, la centrifugation des cellules est effectuée afin de séparer les microsomes., Les Microsomes sont des vaisseaux artificiels formés à partir du réticulum endoplasmique lorsque les cellules sont perturbées. L’isolement et la purification du CFTR à partir de microsomes permettront aux scientifiques d’étudier la structure de la protéine en utilisant des méthodes telles que la cristallographie aux rayons X.
la levure peut également être utilisée comme système modèle pour les études génétiques des protéines de réparation de l’ADN humain. Ces protéines détectent et fixent L’ADN endommagé afin d’empêcher la prolifération de cellules portant un génome défectueux, telles que les cellules cancéreuses., Ici, vous voyez des auteurs plaquer des cellules de levure avec la protéine de réparation de l’ADN transformée, WRN, sur des plaques de milieux sélectifs. La morphologie cellulaire des mutants pour WRN peut être visualisée à l’aide de la microscopie à fluorescence, et la détection de cette protéine dans le lysat cellulaire est effectuée en exécutant un gel de protéine pour L’analyse Western Blot.
Vous venez de regarder L’introduction de JoVE à S. cereviae. Dans cette vidéo, nous avons examiné: l’histoire, la biologie cellulaire et Moléculaire et les applications biomédicales de S. cerevisiae. Nous espérons que vous avez apprécié notre vidéo, et nous vous encourageons à la partager avec un bourgeon.