Les polysaccharides de la bactérie lactique Oenococcus oeni, de l’élucidation de leurs structures et voies de biosynthèse à leur valorisation technologique

The polysaccharides of the lactic acid bacteria Oenococcus oeni, from the elucidation of their structures and biosynthetic pathways to technological valuation

• Auteur / Autrice : Maria Dimopoulou
• Direction : Marguerite Dols-Laffargue
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences, technologie, santé. Oenologie
• Date : Soutenance le 13/12/2013
• Etablissement(s) : Bordeaux 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Jury : Président / Présidente : Gilles de Revel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marguerite Dols-Laffargue, Virginie Moine, Magali Remaud-Simeon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pedro Coutinho, Maria Teresa Duenas-Chasco

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oenococcus

Vin

Polysaccharides

Mots clés libres

Bactérie lactique

Oenococcus oeni

Polysaccharides

Capsule

Vin

Lactic acid bacteria

Oenococcus oeni

Polysaccharides

Capsule

Wine

Résumé

Les exopolysaccharides (EPS) produits par les bactéries lactiques ont longtemps été considérés comme des composés indésirables dans le vin. En effet, le β-glucane produit par certaines souches bactériennes est responsable d’une altération qui rend le vin impropre à la consommation. Cependant, les polysaccharides produits par Oenococcus oeni, principale espèce de la fermentation malolactique (FML) qui est une étape essentielle participant à la stabilisation et la qualité du vin, n’ont jamais été associés à un quelconque défaut. Notre premier objectif était d'identifier le matériel génétique impliqué dans la production de polysaccharides, en termes d'évolution phylogénétique et de diversité, parmi une collection de 50 souches d’O. oeni. L'analyse bioinformatique des 50 séquences génomiques a révélé la présence de deux loci organisés en opéron et potentiellement impliqués dans la production d'hétéropolysaccharides, mais aussi la présence de gènes isolés de glycosyltransférases et glycosides hydrolases impliqués dans la synthèse d’homopolysaccharides. L’ensemble des souches analysées présentent au moins une des voies de biosynthèse des EPS, suggérant un rôle essentiel chez O. oeni. Par la suite, une approche biochimique des polysaccharides produits a été mise en place et a permis de confirmer les données génomiques. Une glycosyltransférase membranaire, jouant un rôle clé dans la production d'EPS, a été caractérisée afin de mieux comprendre le mécanisme de la synthèse EPS. Par ailleurs, l’étude physiologique des polysaccharides produits a révélé l’existence de deux phénotypes (forme libérée et capsulaire), chacun jouant un rôle dans la survie et l’adaptation de la bactérie au vin et au procédé de lyophilisation industriel, forme sous laquelle les souches commerciales sont proposées pour induire la FML.

Exopolysaccharides (EPS) of lactic acid bacteria have long ago been undesirable in wine. Indeed, β-glucan produced by certain strains of bacteria provokes wine spoilage and makes the wine commercially defective. However, the polysaccharides produced by Oenococcus oeni which is the main species to drive malolactic fermentation (MLF), an essential step for wine stabilization and quality improvement, are not to be blamed for any spoilage effect. Our first aim was to identify the genetic material implicated in polysaccharides production, in terms of phylogenetic evolution and diversity among the strains of our collection. The bioinformatic analysis of 50 O. oeni genomic sequences revealed the presence of two organized loci potentially implicated in the production of heteropolysaccharides and also the presence of isolated genes of glycosyltransferases and glycoside-hydrolases implicated in the production of homopolysaccharides. The presence of at least one biosynthetic pathways in all the strains tested shows the importance of the polysaccharides genes for Oenococcus oeni. Thereafter, we reached-up a biochemical approach of the produced polysaccharides, confirming the results of the bioinformatics research. Initially we characterized a membrane glycosyltranferase, playing a key role in the EPS production. The results allow us to better understand the mechanism of the EPS synthesis. Furthermore the physiology of the produced polysaccharides showed two possible phenotypes (liberated and capsular form) each one playing his role for the bacterial survival at his natural environment (wine) as well as at industrial level (production of malolactic starters).