Structure phylogénomique d’Oenococcus oeni et son adaptation à différents produits dévoilés par génomique comparative et métabolomique

Phylogenomic Structure of Oenococcus oeni and its Adaptation to Different Products Unveiled by Comparative Genomics and Metabolomics.

• Auteur / Autrice : Hugo Campbell-Sills
• Direction : Patrick Lucas, Giuseppe Spano
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Oenologie
• Date : Soutenance le 18/12/2015
• Etablissement(s) : Bordeaux en cotutelle avec Università degli studi di Foggia (Foggia, Italie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de recherche oenologie - Institut des sciences de la vigne et du vin (Villenave-d'Ornon, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Christina Reguant Miranda
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christina Reguant Miranda, Douwe Molenaar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métabolomique

Génomique

Vin -- Composition chimique

Fermentation malolactique

Lactobacillales

Mots clés libres

Oenococcus oeni

Bactéries lactiques

Vin

Fermentation malolactique

Génomique

Métabolomique

Phylogénomique

Bioinformatique

Oenococcus oeni

Lactic acid bacteria

Wine

Malolactic fermentation

Genomics

Metabolomics

Phylogenomics

Bioinformatics

Résumé

Oenococcus oeni est la principale bactérie lactique retrouvée dans les fermentations malolactiques (FML) spontanées du vin. Pendant la FML, l’acide malique est converti en acide lactique, modulant l’acidité du vin et améliorant son goût. L’activité métabolique d’O. oeni produit aussi des changements dans la composition du vin, modifiant son profil aromatique. Des études précédentes ont suggéré que l’espèce est divisée en deux principaux groupes génétiques, désignés A et B. Nous avons examiné les souches d’O. oeni sous des approches de génomique comparative à l’aide d’outils bioinformatiques développés sur place, dévoilant l’existence de nouveaux de groupes et sous-groupes de souches. En outre, nos résultats suggèrent que certains groupes contiennent des souches qui sont adaptées à des produits spécifiques tels que le vin rouge, vin blanc, champagne et cidre. Ce phénomène est visible à différents niveaux des génomes des souches : l’identité de séquence, les signatures génomiques, et les caractéristiques génomiques spécifiques de groupes telles que la présence/absence de gènes et les mutations uniques. Afin de comprendre l’impact des caractéristiques génomiques dans l’adaptation de l’espèce à différents produits, nous avons sélectionné une collection de souches isolées de la même région, mais appartenant à deux groupes génétiques différents et adaptées soit au vin rouge, soit au vin blanc. Une analyse de données génomiques et métabolomiques intégrées révèle que les caractéristiques génomiques des souches de chaque groupe ont un impact sur l’adaptation des bactéries à leurs niches respectives et sur la composition de la fraction volatile du vin.

Oenococcus oeni is the main lactic acid bacteria found in spontaneous malolactic fermentation (MLF) of wine. During MLF, malic acid is converted into lactic acid, modulating wine’s acidity and improving its taste. The metabolic activity of O. oeni also produces changes in the composition of wine, modifying its aromatic profile. Previous studies have suggested that the species is divided in two major phylogenetic groups, namely A and B. We have examined O. oeni under comparative genomics approaches by the aid of bioinformatics tools developed in-place, unveiling the existence of more phylogenetic groups of O. oeni than previously thought. Moreover, our results suggest that certain groups are domesticated to specific products such as red wine, white wine, champagne and cider. This phenomenon is visible at different levels of the strains’ genomes: sequence identity, genomic signatures, and group-specific features such as presence/absence of genes and unique mutations. With the aim of understanding the impact of group-specific genomic features on the species adaptation to different products, we have selected a set of strains isolated from the same region, but belonging to two different genetic groups and adapted either to red wine, either to white wine. An integrated analysis of genomic and metabolomic data reveals that the genomic features of each genetic group have an impact on the strains adaptation to their respective niches, affecting the composition of the volatile fraction of wine.