Interactome entre micro-organismes au cours la fermentation alcoolique des vins

L'étude des interactions mises en jeu entre micro-organismes est d'intérêt majeur en œnologie pour diverses applications dont la modulation du profil aromatique des vins. Dans cette démarche, les interactions entre levures Saccharomyces et non-Saccharomyces sont largement décrites dans la littérature. Au contraire, les interactions au cours de la fermentation alcoolique entre souches de Saccharomyces cerevisiae, reconnue pour ses propriétés technologiques en œnologie, sont peu étudiées.Dans le cadre de ces travaux, douze souches de S. cerevisiae et leur impact sur le vin ont été caractérisés en culture pure selon une démarche intégrative qui combine des approches microbiologique, chimique, métabolomique et sensorielle. Une importante diversité intraspécifique a été mise en évidence conduisant à des vins de compositions chimiques spécifiques, aux profils sensoriels distincts. Quatre de ces douze souches ont été sélectionnées pour leurs différences d'empreintes métabolomique et sensorielle en vue de l'étude des interactions intervenant entre souches de S. cerevisiae. Afin de discriminer des souches d'une même espèce en cytométrie en flux, outil de choix pour suivre en temps réel une cinétique de croissance, un gène codant pour une protéine fluorescente a été intégré par CRISPR-Cas9 au sein du génome de l'une des quatre souches sélectionnées. Même si aucun impact phénotypique n'a été observé l'intégration de ce gène a eu un effet notable à l'échelle du métabolome et principalement du peptidome. 102 biomarqueurs spécifiques de la souche modifiée ou dont l'intensité a été significativement modulée ont été extraits. La souche modifiée a été intégrée au sein de co-cultures avec chacune des trois autres souches de S. cerevisiae sélectionnées. Ces trois co-cultures ne présentent pas de différence de dynamique de populations. En revanche, leur association pour mener la fermentation alcoolique conduit à des vins de compositions chimiques différentes de ceux issus des cultures pures associées. Par ailleurs, les vins issus des co-cultures se sont remarquablement distingués (métabolomique et sensoriel) des assemblages de vins des cultures pures correspondants. Au regard du volatilome, les familles des esters, des acides gras et des phénols ont été affectées par la co-culture.La spectrométrie de masse à haute résolution a permis de révéler des centaines de biomarqueurs spécifiques des cocultures. Les voies métaboliques impliquées dans ces changements de composition du vin ont été mises en évidence et la plupart appartiennent au métabolisme de l'azote incluant les voies du métabolisme des acides aminés, dont celui du tryptophane ou encore de la phénylalanine. Ainsi, des phénomènes d'interactions non neutres ont été mis en évidence. Il est à noter que les mécanismes diffèrent selon les souches en présence. Il est nécessaire de prendre en compte ces phénomènes lors de l'association de deux souches dont les impacts ne peuvent être définis uniquement selon les dynamiques de populations. La compréhension de ces phénomènes permettra d'optimiser le recours à l'utilisation de levains mixtes de S. cerevisiae en œnologie.