La fermentation est une modification chimique de substances organiques sous l’action d’enzymes spécifiques appelées ferments produits par des microorganismes (moisissures, bactéries, levures).
Qu’est-ce que la fermentation et pourquoi elle existe ?
La fermentation est un processus biologique qui permet la production d’énergie en milieu anaérobie (absence d’oxygène). Cette énergie est produite par les microorganismes (bactéries, levures). Ces derniers produisent des substances chimiques appelées enzymes (ferments) qui modifient les molécules organiques.
La respiration et la fermentation ont pour but la production d’énergie par les organismes vivants. En résumé : tout comme la respiration, la fermentation produit de l’énergie. La fermentation fait appel à un substrat organique sur lequel agissent des ferments produits par des microorganismes.
Les types de fermentation et leurs conditions
La fermentation est la transformation de certains sucres, en général par des micro-organismes. On peut faire fermenter beaucoup de choses. La levure de boulanger est responsable de plusieurs fermentations que l'homme apprécie. Le nom scientifique de la levure est Saccharomyces cerevisiae. C'est un champignon unicellulaire microscopique. On met de la levure dans la pâte à pain pour la faire gonfler et rendre le pain plus léger, car il emprisonne du dioxyde de carbone. La même levure peut servir à la production de la bière, et rendre alcoolisée la boisson obtenue.
La fermentation lactique est un ensemble de transformations au cours desquelles les bactéries lactiques (ferments) consomment le lactose, sucre présent dans le lait frais et le transforme en acide lactique. Cet acide lactique va coaguler les protéines du lait. La fermentation lactique se déroule en absence d’oxygène (anaérobiose) à une température convenable.
La fermentation musculaire et l’énergie
Il y a aussi une fermentation dans les muscles lorsque l’organisme manque d’oxygène pendant l’effort. Lorsqu'on fait un effort, par exemple une course à pied rapide, et qu'il n'y a pas assez d'oxygène dans le muscle, on fait cette fermentation. Le muscle utilise alors l’énergie du sucre appelé glucose. En temps normal, le glucose est utilisé en présence d’oxygène, ce qui fournit beaucoup d’énergie aux cellules. Lorsque la demande est urgente, le muscle ne dispose pas assez d’oxygène, et fermente le glucose en produisant de l’acide lactique.
Les cellules du muscle peuvent transformer le sucre en énergie et en acide lactique lorsque le dioxygène est insuffisant, ce qui permet de tenir l’effort jusqu’à ce que l’oxygène arrive. Cela peut toutefois provoquer des crampes si l’acide s’accumule.
Fermentation éthylique et autres exemples
Certaines sources permettent aux organismes d’utiliser les sucres pour produire de l’alcool éthylique. Pour cela, il faut beaucoup de sucre et peu d’oxygène : c’est le cas du vin dans des tonneaux. La fermentation alcoolique transforme le pyruvate en CO2 et éthanol, et a lieu dans le cytoplasme des cellules.
La fermentation est un moyen pour les organismes vivants de produire de l’énergie pour vivre, même quand il n’y a pas ou peu d’oxygène. Du point de vue chimiste, la fermentation est une oxydation incomplète. La glycolyse est la première étape de dégradation du glucose et est commune à la fermentation et à la respiration, et a lieu dans le cytoplasme des cellules eucaryotes.
La glycolyse et le rôle du pyruvate
La glycolyse produit deux molécules de pyruvate et deux molécules d’ATP. Chez les bactéries lactiques comme celles que l’on trouve dans les yaourts, la fermentation lactique est caractérisée par la réduction du pyruvate en acide lactique sans production de CO2, avec régénération des cofacteurs.
La fermentation lactique peut être réalisée par les cellules musculaires lors d’un effort intense, afin de produire rapidement de l’énergie, mais l’acide lactique produit peut limiter le fonctionnement musculaire.
Tableau récapitulatif des types de fermentation
| Type de fermentation | Substrat principal | Produits principaux | Lieu dans la cellule | Condition |
|---|---|---|---|---|
| Fermentation lactique | Glucose/pyruvate | Acide lactique, ATP (faible) | Cytoplasme | Anaérobie |
| Fermentation alcoolique | Glucose/pyruvate | Éthanol, CO2, ATP (faible) | Cytoplasme | Anaérobie |
| Fermentation dans les muscles | Glucose | Acide lactique, énergie | Muscles | Anaérobie temporaire |
La fermentation, du point de vue d’un chimiste, est une oxydation incomplète. La plupart des cellules de notre corps sont plus ou moins capables de faire de la fermentation. Les cellules du muscle sont les seules cellules du corps humain qui soient capables, non seulement de respirer, comme le reste du corps, mais aussi de fermenter, quand il n’y a pas, ou pas assez d’oxygène pour respirer.
La fermentation est un sujet d’étude scolaire courant, notamment dans le cadre des programmes SVT, et elle permet de comprendre comment les micro- organismes peuvent produire de l’énergie et des substances variées à partir de substrats simples.
- La glycolyse dans le cytoplasme produit deux pyruvates et deux ATP.
- Le pyruvate peut être réduit en acide lactique ou converti en éthanol et CO2 selon le type de fermentation.
- Les conditions anaérobies favorisent ces processus et expliquent l’existence de l’énergie même sans oxygène.
La différence entre fermentation et lacto fermentation avec Shira Benarroch
En résumé, la fermentation est la transformation de certains sucres par des ferments en présence ou absence d’oxygène, fournissant une énergie limitée mais vitale pour certaines conditions et pour des usages industriels comme la fabrication de yaourts ou de boissons alcoolisées.
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