Étude des bases physiologiques et génétiques de la mortalité des levures induite par les carences nutritionnelles en fermentation alcoolique œnologique

Assessing the physiological and genetic bases of yeast cell death associated to nutrient deficiencies in wine alcoholic fermentation

• Auteur / Autrice : Camille Duc
• Direction : Bruno Blondin, Catherine Tesnière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie et Microbiologie
• Date : Soutenance le 14/12/2017
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences Pour l'Oenologie (Montpellier ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Bergès
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Blondin, Catherine Tesnière, Thierry Bergès, Hervé Alexandre, Jean-Luc Parrou, Anne Ortiz-Julien
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Alexandre, Jean-Luc Parrou

Mots clés

Mots clés libres

Saccharomyces cerevisiae

Mort cellulaire

Fermentation oenologique

Azote

Limitation micronutritionnelle

Voie TOR

Saccharomyces cerevisiae

Cell death

Wine fermentation

Nitrogen

Micronutrient starvation

TOR pathway

Résumé

Les fermentations alcooliques peuvent s’accompagner de phénomènes de mortalité des levures entraînant des fermentations languissantes ou stoppées. Les mécanismes sous-jacents de la mortalité des levures en conditions de limitation nutritionnelle au cours des fermentations alcoolique sont encore mal connus. Dans ce travail, nous avons abordé la mortalité des levures en référence au schéma conceptuel développé dans les études de vieillissement cellulaire qui ont montré que la résistance à la carence peut être influencée par la nature du nutriment limitant la croissance cellulaire. Nous avons étudié l’apparition de la mort cellulaire en analysant la capacité des levures à mettre en place une réponse appropriée à différentes carences nutritionnelles. Nous avons montré que plusieurs carences nutritionnelles (acide oléique, ergostérol, acide pantothénique et acide nicotinique) entraînent une perte de viabilité de façon dépendante de l’azote. Nous avons démontré que la voie de signalisation azotée TOR/Sch9 est impliquée dans la mise en place de cette mort cellulaire. Dans de telles conditions, les levures n’acquièrent pas de résistance au stress du fait d’une modification à un niveau post-transcriptionnel. Nous avons examiné la capacité de différentes sources d’azote à entraîner la mort cellulaire, et nous avons montré qu’elles agissent différemment sur la mort cellulaire et que le NH4+ a une forte capacité à induire la mortalité. Enfin, les approches QTL nous ont permis d’identifier plusieurs régions contrôlant la mort cellulaire en limitation en acide oléique et acide pantothénique, cohérent avec un contrôle multigénique. 3 régions QTL communes à ces deux limitations ont été identifiées, ce qui suggère des mécanismes communs de contrôle de la survie des levures dans ces deux conditions de carences nutritionnelles.

Yeast cell death can occur during wine alcoholic fermentation and lead to sluggish or stuck fermentations. The mechanisms underlying cell death during yeast starvation in alcoholic fermentations remain unclear. In this work we addressed yeast cell death using conceptual framework from ageing studies showing that yeast resistance to starvation can be influenced by the nature of the nutrient limiting cell growth. We examined cell death occurrence considering yeast cells ability to elicit an appropriate response to a set of nutrient limitations. We showed that several micronutrients limitations (oleic acid, ergosterol, pantothenic acid and nicotinic acid) trigger cell death in a nitrogen-dependent manner. We provide evidence that the nitrogen Tor/Sch9 signaling pathway is involved in triggering cell death. In such conditions, yeast cells fail to acquire stress resistance given a restriction at a post-transcriptional level. We have examined the ability of different nitrogen sources to trigger cell death showing that they impact differentially on cell death and that NH4+ had a strong death inducing capacity. Finally, the QTL approaches allowed the mapping of a set of loci controlling cell death under oleic acid and pantothenic acid starvation that are consistent with a multigenic control. 3 QTL regions appeared to be common to these two limitations which suggests some common control of the yeast survival in these two nutrient-limited situations.