Effet Pasteur

L'effet Pasteur est une inhibition des processus de fermentation par le dioxygène.

Découverte

Cet effet a été découvert en 1857 ou 1861^[1] par Louis Pasteur, qui a constaté qu'en aérant un bouillon de levure, on provoque une augmentation du développement des levures, et une diminution de la production d'alcool par la fermentation alcoolique.

Pasteur conjectura que, dans la « respiration » anaérobie, la substance que la levure prélève sur les matières fermentescibles est de l'oxygène, qu'elle utilise comme dans le cas de la respiration aérobie, mais cette opinion est abandonnée^[2].

Mécanisme

Les levures étant des anaérobies facultatifs, elles peuvent tirer de l'énergie de différentes voies métaboliques. Quand la concentration en dioxygène est faible, le produit issu de la glycolyse (le pyruvate) est transformé en éthanol et en dioxyde de carbone, et le rendement en production d'ATP reste faible (2 moles d'ATP par mole de glucose utilisée). Si la concentration en dioxygène augmente, le pyruvate est converti en acétyl-CoA qui peut être utilisé par le cycle de Krebs, ce qui augmente le rendement jusque 38 moles d'ATP par mole de glucose.

En conditions anaérobies, le taux d'utilisation du glucose est plus fort, et la quantité d'ATP produits est plus faible. En condition aérobie (avec dioxygène), le taux de glycolyse diminue, car l'augmentation de la production d'ATP agit en tant qu'inhibiteur allostérique sur cette voie métabolique.

Il est alors plus « rentable » pour les levures de faire fonctionner le cycle de Krebs en présence de dioxygène car il y a plus d'ATP produits, de cellules produites, et moins de glucose consommé.

Implication pratique

Tous les processus de production d'alcool doivent être mis en œuvre dans des conditions sans dioxygène, et donc sans air : vinification, production de la bière, production de bioéthanol... Inversement pour produire des levures efficacement, il est recommandé d'oxygéner le milieu, par aération.

Notes et références

1. Le site whonamedit donne notamment la référence suivante : L. Pasteur: « Mémoire sur la fermentation appelée lactique », Comptes rendus de l’Académie des sciences, Paris, 1857, 45: 913-916, consultable sur Gallica. On lit dans cet article de Pasteur, p. 915 : « Ces fermentations doivent s'effectuer de préférence à l'abri de l'air, sans quoi elles sont gênées par des végétations ou des infusoires parasites. » D'autres sources, par exemple D. Voet et J.G. Voet, Biochimie, tr. fr. De Boeck 2005, p. 837 (partiellement consultable sur Google Books) placent la découverte de l'effet Pasteur en 1861. Voir l'article de Pasteur de 1861 : « Sur les ferments », Bulletin de la Société chimique de Paris, séance du 12 avril 1861, p. 61-63 (Résumé); Œuvres complètes de Pasteur, vol. 2, Paris, 1922, pp. 140-141, consultable sur Wikisource.
2. « Avec l'anaérobiose, Pasteur apporte à la biochimie un phénomène fondamental, mais propose immédiatement des interprétations et généralisations erronées. Selon lui, la fermentation a pour but d'enlever au sucre l'oxygène qui n'est pas fourni à l'état libre. Ces faits et interprétations résument la philosophie de Pasteur en la matière. L'identification de la fermentation à l'anaérobiose est un fait acquis. La thèse selon laquelle l'oxygène reste requis dans l'anaérobiose est une interprétation erronée. Pour Pasteur l'oxygène reste, sous une forme libre ou liée, indispensable à la vie - conception à laquelle la biochimie, au terme de longs développements, tournera le dos. » (Claude Debru, titulaire de la chaire de philosophie des sciences à l'École Normale Supérieure de Paris, « L'interdisciplinarité et la transdisciplinarité dans l'œuvre de Louis Pasteur », ch. IV, en ligne. Critiques analogues dans F. Dagognet, Méthodes et doctrine dans l'œuvre de Pasteur, Paris, 1967, réédité sous le titre Pasteur sans la légende, 1994, p. 201-202, qui comprend le processus conjecturé par Pasteur comme un prélèvement de dioxygène (O₂) sur les matières fermentescibles et objecte qu'il serait impossible. Sur l'accepteur d'électrons final dans le cas de la respiration anaérobie, voir G.J. Tortora, B.R. Funke et C.L. Case, Introduction à la microbiologie, tr. fr., Saint-Laurent (Québec), 2003, p. 144 et 174-175.)

Bibliographie

• Louis Pasteur, « Sur les ferments », Bulletin de la Société chimique de Paris, séance du 12 avril 1861, p. 61-63. (Résumé.) Œuvres complètes de Pasteur, vol. 2, Paris, 1922, pp. 40–141. Sur Wikisource
• (en) Krebs, Hans. « The Pasteur effect and the relations between respiration and fermentation. » Essays in Biochemistry, 1972, 8, 1-34

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