Etude des interactions levures-levures et Biodiversité et évolution de la flore de cave – les biofilms bactériens
Porteur(s) : Université de Bourgogne
Responsable(s) scientifique(s) : Hervé Alexandre (UMR PAM, Équipe Valmis)
Coût total 2016 : 71 000 € (soutien FEDER : 31 334 €)
Financeur(s) : Conseil Régional Bourgogne-Franche-Comté ; Bureau Interprofessionnel des Vins de Bourgogne ; Sofralab ; ANR ; FEDER
Présentation
Interactions levures-levures
Actuellement, il est reconnu que l’écologie des processus fermentaires est complexe et que les espèces levuriennes appartenant aux non-Saccharomyces sont impliquées dans la complexité aromatique des vins par les métabolites produits.
Récemment un regain d’intérêt a vu le jour vis-à-vis de nouvelles souches de levures adaptées à différents styles ou types de vin. Dans ce contexte, pour améliorer la composition chimique des vins et leurs propriétés sensorielles, l’utilisation de levures de vin non-Saccharomyces avec des Saccharomyces en cultures mixte a été proposé comme outils pour imiter les fermentations en levures indigènes mais en évitant les risques de déviations ou d’arrêts de fermentations.
Bien que des études aient démontré l’intérêt de ces co-cultures, des recherches sont nécessaires pour élucider les interactions physiologiques et métaboliques entre Saccharomyces cerevisiae et les non-Saccharomyces. En effet, des études préliminaires ont montré que lorsque des espèces différentes se développent en co-fermentation, elles ne co-existent pas passivement mais interagissent et produisent des composés imprévisibles et/ou des concentrations différentes de produits fermentaires qui peuvent modifier la composition chimique et aromatique des vins.
Les fermentations mixtes utilisant des levains de Saccharomyces et de non-Saccharomyces sont une approche pratique permettant d’améliorer la complexité et certaines caractéristiques des vins. Cependant, les interactions entre les différents levains qui apparaissent pendant la fermentation et les modalités d’inoculation nécessitent d’être étudiées. En effet, les connaissances des interactions entre microorganismes en conditions de vinification sont limitées.
L’objectif de ce projet et donc de définir les paramètres permettant de maîtriser les co-fermentations. Pour ce faire, il convient de connaître les besoins nutritionnels de la levure non-Saccharomyces et la nature des interactions avec Saccharomyces cerevisiae. En effet des études précédentes ont montré leur intérêt technologique notamment d’un point de vue aromatique.
Flore résidente de cave : biodiversité et évolution en fonction des pratiques et implication au cours du processus de vinification
Existe-t-il une flore résidante de cave spécifique en relation avec le mode de conduite appliquée au vignoble mais également en cave ? Un domaine en viticulture biologique présente-t-il une flore spécifique de cave comparé à un domaine en viticulture raisonnée ? Est-ce qu’une cave avec des problèmes récurrents de défauts (présence de Brettanomyces) présente une flore résidante spécifique ? Une cave avec une importante biodiversité est-elle moins sujette à la contamination par Brettanomyces ? Ces questions sont d’actualité et correspondent à une attente des professionnels de la filière. Pour répondre à ces questions, quatre lieux de vinification en rouge seront étudiés :
- domaine utilisant peu ou pas de S02 et vinifiant en flore indigène
- domaine utilisant du SO2 à des doses classiques mais vinifiant en flore indigène
- domaine présentant des problèmes de contamination par Brettanomyces
- domaine avec construction d’une nouvelle cuverie : étude de l’implantation des flores
Un isolement des populations sera réalisé sur des échantillons prélevés avant les vinifications (cave, matériel de cuverie, air, raisins), après les fermentations et au cours de l’élevage. Après isolement des levures, les colonies seront caractérisées jusqu’au niveau de la souche.
Les biofilms, outils pour la fermentation malolactique
Les fermentations malolactiques spontanées sont dues à des bactéries résidant sur le matériel viti-vinicole. La capacité des microorganismes à adhérer et donc à persister sur ces supports peut donc avoir un impact sur la qualité du vin. L’adhésion à un support est la première phase de développement en biofilm, mode de croissance permettant aux micro-organismes de s’organiser en une communauté microbienne au sein d’une matrice de polymères. La formation de biofilms a été observée chez un grand nombre de micro-organismes mais n’a jusqu’à présent jamais été décrite chez Oenococcus oeni.
Nos travaux ont donc pour objectif d’optimiser la culture de différentes souches (de références ou technologiques) d’O. oeni sous forme de biofilm sur les supports acier et bois de chêne. Nos résultats montrent qu’à inoculum égal Oenococcus oeni en biofilm résiste mieux au stress du vin et réalise la fermentation malolactique. L’organisation en biofilm d’Oenococcus Oeni sur un support bois pourrait être mise à profit pour des technologies innovantes dans le domaine du vin. Les résultats obtenus ont permis le dépôt d’une demande de brevet français n° 1459736 déposée le 10 octobre 2014
Nous nous intéressons également aux interactions entre le biofilm, le bois et le vin. Dans le cadre d’une fermentation malolactique se déroulant en fût, des précédentes études ont démontré que Oenococcus oeni, sous sa forme planctonique, influençait par son activité enzymatique la libération d’arômes du bois issus de précurseurs glycosylés.
Cette année, nous nous intéressons donc aux transferts de molécules aromatiques du bois vers le vin lors du développement de ces bactéries en biofilm sur des coupons de bois, en mesurant la concentration des molécules aromatiques-clés par chromatographie gazeuse. Nous testons l’impact de la chauffe du bois d’une part sur la capacité des bactéries à se développer en biofilm et d’autre part sur le transfert de molécules aromatiques. Nous étudions enfin la capacité de cellules décrochées de biofilm à ensemencer directement les vins et déclencher la fermentation malolactique.
Parallèlement à cette étude nous nous intéresserons à la lysogénie. Cette étude rentre dans le cadre d’un projet ANR Lysoplus. Jusqu’à présent, aucune étude ne s’est intéressée à l’implication de la lysogénie (i) dans la formation de biofilm et (ii) pour l’activité métabolique de bactéries lactiques. Nous allons donc caractériser la capacité de différentes souches, lysogènes ou non, à adhérer sur des supports type polystyrène, acier ou bois et à se développer en biofilm. En parallèle, une quantification des phages libérés par les souches lysogènes sera réalisée.
La contribution possible des morons (gènes impliqués dans la lysogénie) au fitness cellulaire sera quantifié par RT-qPCR pour un panel de souches d’intérêt dans les deux modes de croissance : planctonique et biofilm. L’application supplémentaire de stress cohérents avec la fabrication du vin notamment permettront d’obtenir des informations sur l’importance de la lysogénie pour l’adaptation des souches aux conditions environnementales stressantes.
