Caractérisation structurale des polysaccharides extracellulaires de levures indigènes du raisin isolées en Champagne : Implication dans les propriétés moussantes des vins

Structural characterization of extracellular polysaccharides of grapes indigenous yeasts isolated in Champagne : implication in the foaming properties of wines

• Auteur / Autrice : Woye Solomen Oluwa
• Direction : Richard Marchal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences - STS
• Date : Soutenance le 30/11/2015
• Etablissement(s) : Reims en cotutelle avec Université Nangui Abrogoua (Abidjan)
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Résistance Induite et Bioprotection des Plantes sites (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Masneuf
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Richard Marchal, Thierry Doco, Bertrand Robillard, Emmanuel Maes, N'guessan Georges Amani
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Yann Guérardel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polysaccharides

Vinification

Vin mousseux

Mots clés libres

Levures

Polysaccharides

Propriétés moussantes

Vins

Yeasts

Polysaccharides

Foaming properties

Wines

Résumé

Les extraits polysaccharidiques totaux (EPS) produits par LOCA-1 et LOCA-2, deux souches de levures isolées de la peau de raisin en Champagne viticole, ont été isolés en vue de leur caractérisation tant biochimique que fonctionnelle. La caractérisation structurale par GC démontre que ces EPS sont des hétéropolymères complexes de haut poids moléculaires (~2.106 g/mol) et sont composés de monomères de mannose, glucose, xylose et d’acide glucuronique, et deux types de substituants mis en évidence par analyse MALDI (sulfate et phosphate). L’élucidation de l’enchaînement structural des résidus osidiques au sein de ces EPS, sur la base des analyses GC/MS et RMN, a mis en évidence la présence d’une ossature principale linéaire constituée d’unités α-(1→3)-D-mannopyranosyles. Toutefois, des différences sont notables entre ces deux souches du même genre. Pour la souche LOCA-1, de courtes chaines latérales de β-(1,2)-xyloses (2-5 résidus) se ramifient à la chaine principale sur ses positions C-2 et/ou C-6. A l’opposé, la chaine mannosidique principale, plus longue chez la souche LOCA-2 (˃40 unités), est substituée en ses positions 2 et/ou 4 par des antennes de xylomannanes. Les caractéristiques structurales de ces EPS n’avaient jamais été observées auparavant chez d’autres microorganismes. La seconde partie de ce travail de thèse est dédiée aux propriétés fonctionnelles (pouvoirs moussant, gélifiant, viscosifiant) de ces EPS. Des propriétés viscosifiantes et moussantes tout à fait exceptionnelles ont été observées à l’issue d’une analyse comparative avec des biopolymères industriels commercialisés.Les propriétés intrinsèques des polymères naturels produits par ces souches indigènes de baies de raisin, en font des candidats potentiels pour une exploitation dans divers domaines d’applications biotechnologiques, et notamment oenologique.

The total polysaccharide extracts (EPS) produced by LOCA-1 and LOCA-2, two yeast strains collected from grape skin in Champagne, were isolated for both their biochemical and functional characterization. Their structural characterization by GC analysis show that EPS were complex heteropolymers with high molecular weight (~2.106 g/mol), and were composed of mannose, glucose, xylose and glucuronic acid as monosaccharide constituents, and 2 types of substituents (sulphate and phosphate) evidenced by MALDI analysis. Elucidation of the structural enchainment of these EPS carbohydrates based on GC-MS and NMR analyses revealed in both studied cases, a linear main backbone built up of α-(1→3)-D-mannopyranosyl residues. However differences have been noted between these two strains. For LOCA-1 EPS, some short side chains of β-(1→2)-xyloses (2-5 residues) are branched to the main linear backbone on its C-2 and/or C-6 positions. In contrast, the LOCA-2 main backbone that is more extended (˃40 units) than the former, is substituted on its C-2 and/or C-4 positions by xylomannan antennas. This is the first report of these yeasts’ polysaccharides with such structural characteristics. The second part of this thesis is devoted to the functional properties (foaming, gelling, and viscosifying abilities) of the EPS. Very exceptional viscosifying and foaming properties were observed after a comparative analysis with some marketed industrial biopolymers.The intrinsic properties of these natural polymers produced by these grape berries indigenous yeast strains, make them potential candidates for operating in various fields of biotechnology applications, especially enology.