PÉNICILLIUM: CARACTÉRISTIQUES, TAXONOMIE, MORPHOLOGIE, HABITAT - LA BIOLOGIE - 2025

Penicillium est un genre de bactéries présentes dans le phyllum d'Ascomycota. Il a été décrit pour la première fois par le mycologue allemand Heinrich Link en 1809 et sa taxonomie a été complexe.

Au début, il était localisé chez les Deutéromycètes (champignons imparfaits), car seul son état anamorphique (asexué) était connu. Plus tard, on a découvert que Penicillium correspondait aux états téléomorphes (sexuels) des genres Eupenicillium et Talaromyces des Ascomycètes.

Conidiophore de Penicillium sp. Par AJC1, via Wikimedia Commons.

L'état anamorphique du Penicillium est caractérisé par des hyphes hyalins cloisonnés (incolores). Lorsqu'elles sont placées dans des milieux de culture de laboratoire, les colonies passent du bleu, du vert bleuâtre au rose.

L'étymologie du Penicillium vient du pinceau, puisque les conidiophores (structures qui produisent des spores asexuées) sont ramifiés.

Le pénicillium, ainsi que d'autres types de champignons, sont connus sous le nom de moisissures, car ils poussent sur différents produits organiques, formant une couche de différentes couleurs. Ce genre est saprophyte et peut se développer dans divers environnements.

De nombreuses espèces du genre sont d'une grande importance pour les humains. La pénicilline (le premier antibiotique utilisé en médecine) a été obtenue à partir de P. chrysogenum. Par contre, les fromages dits bleus tirent leurs caractéristiques de l'activité lipolytique et protéolytique des espèces Penicillium.

Certaines espèces sont nocives pour la santé. Ceux-ci produisent diverses toxines telles que les ochratoxines qui endommagent le système rénal. D'autres espèces endommagent divers aliments tels que le pain et les agrumes. Certains sont des agents pathogènes des animaux et des humains.

Caractéristiques générales

Le groupe est caractérisé par la présentation d'hyphes cloisonnés et les mycéliums forment des filaments. Cultivée en laboratoire, elle produit des colonies avec un mycélium compact et des marges bien définies.

Les colonies ont une croissance rapide et ont un aspect laineux ou cotonneux. Ils sont d'abord blancs puis virent au bleu-vert, au jaune verdâtre ou au rose.

Les spores sexuelles (ascospores) sont produites dans les asques (organes de fructification) qui peuvent être ligneux ou de texture plus douce selon le groupe.

La caractéristique la plus remarquable du genre est le développement de conidiophores ramifiés en forme de brosse. Les différents types de ramification du conidiophore permettent de différencier l'espèce.

Le conidiophore est bien structuré et possède un axe à partir duquel se forment des branches (metallis). Des phialides (cellules en forme de bouteille qui produisent des conidies) se forment sur les métules. C'est le caractère le plus important pour différencier les espèces du genre.

Types de conidiophores

Simple: les phialides sont solitaires.

Monoverticylates: un groupe de phialides se trouve au sommet de l'axe des conidiophores.

Divicariés: les méthules se ramifient à différentes hauteurs et sur celles-ci se trouvent des groupes de phialides.

Biverticylates: trois ou plusieurs metallis sont formés à la pointe de la tige, chacun avec un groupe de phialides à l'apex.

Terverticylates: ils présentent une série de ramifications intermédiaires entre les métules et les phialides.

Production de mycotoxines

Les espèces de Penicillium produisent des substances toxiques qui contaminent les aliments, appelées mycotoxines. Les plus courantes sont les ochratoxines et les patulines.

Les ochratoxines peuvent contaminer les céréales et les fromages, ainsi que s'accumuler dans la graisse des animaux consommée par l'homme. Ces toxines affectent le système rénal.

Les patulines se trouvent dans les céréales et les noix. Il peut affaiblir le système immunitaire et attaquer le système nerveux.

Nutrition

Les espèces de Penicillium sont des saprophytes. Ils ont une grande capacité à dégrader la matière organique du fait qu'ils produisent une grande quantité d'enzymes hydrolytiques. Ces enzymes ont la capacité d'accélérer le processus de décomposition.

Ces champignons sont connus sous le nom de moisissures et leurs spores sont les principaux polluants atmosphériques dans de nombreux bâtiments fermés. De plus, ils se comportent comme des agents pathogènes de différentes cultures à la fois au champ et en post-récolte.

Beaucoup peuvent produire des toxines qui nuisent aux humains. D'autres favorisent la fermentation de certains aliments et sont également capables de produire des antibiotiques.

Phylogénie et taxonomie

La taxonomie du Penicillium est assez complexe, car dans de nombreux groupes de champignons, il était fréquent que les états anamorphique et téléomorphique soient considérés comme des taxons différents.

Au début, le genre était situé dans le groupe artificiel des Deutéromycètes (champignons imparfaits) car leurs formes sexuelles n'étaient pas connues. Les téléomorphes sont situés sur le phylum Ascomycota dans l'ordre Eurotiales

Le genre a été séparé en quatre sous-genres: Aspergilloides, Furcatum, Penicillium et Biverticillium, qui diffèrent par le type de conidiophore. Plus tard, Biverticillatum a été associé au genre téléomorphe Talaromyces et les trois autres sous-genres à Eupenicillium.

Plus tard, dans une revue de Penicillium senso stricto (sans compter Talaromyces), le téléomorphe Eupenicillium a été considéré comme un synonyme, puisque le nom Penicillium est plus ancien.

Le sexe

Il se caractérise par la présentation d'asques formés par un réseau d'hyphes à parois lisses. Les asci mûrissent en quelques semaines en milieu de culture. Huit ascospores sont formées qui sont unicellulaires. L'anamorphe (sous-genre Biverticillatum) a des phialides étroits.

Des études moléculaires ont déterminé qu'il s'agit d'un groupe monophylétique et se trouve actuellement dans la famille des trichocomacées. Environ 110 espèces sont reconnues, regroupées en sept sections.

Parmi les espèces d'intérêt, T. marneffei se distingue, un agent pathogène qui provoque une mycose systémique chez les patients séropositifs.

Le sexe

Actuellement, le genre comprend toutes les espèces d'Eupenicillium, ainsi que les genres Eladia, Torulomyces, Chromocleista et Hemicarpenteles.

L'espèce présente des asques à cellules isodiamétriques (côtés égaux), à parois très dures (sclérotisées). Les asci mettent des mois à mûrir et, dans certains cas, les ascospores ne parviennent pas à maturité.

L'état asexué est caractérisé par de larges phialides ampoules ou en forme de bouteille.

Le genre appartient à la famille des Aspergillacées et a été subdivisé en deux sous-genres (Aspergilloides et Penicillium) et 25 sections.

Habitat

Les espèces de Penicillium peuvent prospérer dans divers environnements et avoir une distribution cosmopolite. Ceux-ci sont capables de vivre dans des conditions extrêmes de température, de salinité, de pH ou de stress hydrique.

La présence de Penicillium a été signalée sur plus de 400 espèces de plantes. Ils ont été trouvés dans des régions très froides telles que le subarctique et la toundra.

Dans les environnements salins, la présence d'espèces de Penicillium a été signalée comme endophytes d'herbes marines ou poussant dans des sols à forte salinité.

D'autres espèces sont capables de se développer dans des sols hautement acidifiés naturellement ou par les activités humaines, comme les effluents miniers et les eaux usées industrielles.

la reproduction

Les espèces Penicillium et Talaromyces se reproduisent de manière asexuée et sexuée.

Reproduction asexuée

Cela peut se produire par fragmentation des mycéliums qui continuent par la suite à se diviser. Dans d'autres cas, un sclérote (mycélium à paroi épaisse) peut se former et résister à des conditions défavorables, puis commencer à se diviser.

La forme la plus courante de reproduction asexuée est la production de conidies (spores sexuelles) à partir de conidiophores. Ceux-ci sont formés à partir de la division du noyau des phialides.

Reproduction sexuée

Les spores sexuelles sont produites dans les asques. Un anthéridium (structure mâle) et un ascogonium (structure femelle) sont générés. Les cytoplasmes des deux structures fusionnent (plasmogamie) puis les noyaux se rejoignent (caryogamie).

Une fois la cellule diploïde formée, la méiose se produit. Quatre cellules haploïdes se forment et subissent une mitose, produisant ainsi huit ascospores.

Les ascospores sont haploïdes avec un seul noyau. Ils peuvent avoir une surface lisse ou ornementée et sont emportés par le vent ou évacués par la pluie.

Pathogènes et maladies

Diverses espèces de Penicillium sont des agents responsables de la détérioration des aliments, en particulier lorsque les conditions sont humides et chaudes. Les colonies se développent sur ces derniers et les enzymes qui les produisent les décomposent rapidement. Les colonies sont généralement de couleur verdâtre.

La contamination des bâtiments par les spores de Penicillium et d'autres genres est également fréquente. Les environnements fermés et humides favorisent le développement du champignon. Il existe des personnes très sensibles aux spores, qui provoquent diverses maladies respiratoires et allergies.

T. marneffei (anciennement Penicillium marneffei) provoque la pénicilliose, une maladie endémique en Asie du Sud-Est. Cela n'affecte que les patients immunodéprimés, principalement ceux séropositifs. Les conidies infectent l'hôte par inhalation puis se développent intracellulairement, affectant la fonction de certains organes.

Biotechnologie

Certaines espèces de Penicillium sont largement utilisées dans l'industrie alimentaire et pharmaceutique.

Dans de nombreux produits carnés soumis à des processus de maturation, la présence de colonies fongiques à la surface est courante. Ces champignons rehaussent les arômes et les saveurs caractéristiques grâce à la production de divers composés chimiques.

Les espèces de Penicillium constituent la flore microbienne de surface dans certaines saucisses fermentées comme le salami. Ce sont des antioxydants et préviennent la dessiccation, en plus de leur capacité protéolytique contribuant au durcissement des produits et prévenant l'attaque des pathogènes.

Dans le cas des fromages dits bleus, P. roqueforti est ajouté lors de leur affinage. Son activité produit des enzymes qui décomposent les composés chimiques produisant l'arôme et la saveur caractéristiques de ces fromages. Les taches bleues sont les colonies du champignon sur le fromage.

Certaines espèces sont capables de produire des antibiotiques naturels. L'une d'elles est la pénicilline, qui est principalement obtenue à partir de P. chrysogenum. La pénicilline a été le premier antibiotique utilisé en médecine.

Références

1. Acosta R (2006) Sélection de producteurs de Penicillium de peptides antifongiques à utiliser dans les produits carnés. Mémoire pour se qualifier pour le titre de docteur. Faculté de médecine vétérinaire, Université d'Estrémadure, Espagne. 288 p.
2. Cabañes J, MR Bragulat et G Castellá (2010) Ochratoxin une espèce productrice du genre Penicillium. Toxins 2: 1111-1120.
3. Houbraken et RA Samson (2011) Phylogeny of Penicillium and the ségrégation des Trichocomaceae en trois familles. Etudes en mycologie 70: 1-51.
4. Samson RA, N Yilmazi, J Houbraken, H Spierenburg, KA Seifert, SW Peterson, J Varga et JC Frisvad (2011) Phylogénie et nomenclature du genre Talaromyces et taxons hébergés dans le sous-genre Penicillium Biverticillium. Etudes en mycologie 70: 159-183.
5. Visagie CM, J Houbraken, JC Frisvad, SB Hong, CGW Klaassen, G Perrone, KA Seifert, J. Varga, T Yaguchi et RA Samson (2014) Identification et nomenclature du genre Penicillium. Studies in Mycology 78: 343-371.
6. Yadav A, P Verma, V Kumar, P Sangwan, S Mishra, N Panjiar, V Gupta et AK Saxena (2017) Biodiversité du genre Penicillium dans différents habitats. Dans: KV Gupta et S Rodríguez-Canto (ed). Développements nouveaux et futurs en biotechnologie microbienne et en bio-ingénierie. Propriétés et applications du système Penicillium. Elsevier, Royaume-Uni.