Etude des interactions levure-levure en milieu fermentaire

Study of yeast-yeast interactions in fermentative medium

• Auteur / Autrice : Clément Petitgonnet
• Direction : Hervé Alexandre, Géraldine Klein
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies agro-alimentaires
• Date : Soutenance le 12/04/2019
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés Alimentaires et Microbiologiques (PAM) (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-2024)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Masneuf
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maria Victoria Moreno-Arribas, Monika Ava Coton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Rozès

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aliments -- Odeurs

Moût

Vinification

Fermentation alcoolique

Cytométrie de flux

Levure (agent de fermentation)

Mots clés libres

Levures

Cytométrie en flux

Fermentation

Interactions

Yeast

Flow cytometry

Fermentation

Interactions

Résumé

La fermentation alcoolique est l’étape principale de la vinification du moût de raisin conduisant au vin, assurée majoritairement par la levure Saccharomyces cerevisiae. Cependant, d’autres levures appelées non-Saccharomyces peuvent contribuer à la fermentation alcoolique et surtout moduler la complexité aromatique du vin produit. Le problème récurrent avec l’utilisation de ces levures non-Saccharomyces est leur tendance à mourir prématurément au cours de la fermentation alcoolique, perdant ainsi leurs propriétés recherchées dans le produit fini. Ce phénomène est semble-t-il principalement dû à des interactions entre les non-Saccharomyces et S. cerevisiae. Ces interactions sont la plupart du temps négatives pour les non-Saccharomyces et demeure à ce jour non élucidées, notamment à cause de l’effet souche. C’est pourquoi de nombreuses études se concentrent sur la compréhension de ces interactions, en associant une ou plusieurs non-Saccharomyces en co-fermentation avec S. cerevisiae et réalisant différentes analyses pour tenter d’élucider les mécanismes impliqués. Le but de cette thèse a été d’étudier les interactions entre deux non-Saccharomyces d’intérêt oenologique, Starmerella bacillaris et Lachancea thermotolerans, lors de fermentations séquentielles de moût de raisin avec S. cerevisiae (inoculation de S. cerevisiae 24 à 48 h après la non-Saccharomyces). Un protocole de cytométrie en flux a été mis au point afin de discriminer les populations de levures et de suivre différents paramètres physiologiques (viabilité, accumulation de particules lipidiques et d’espèces réactives de l’oxygène) des levures tout le long de la fermentation. L’intérêt s’est ensuite davantage porté sur le couple L. thermotolerans/S. cerevisiae en menant des fermentations séquentielles avec ou sans contact physique pour étudier l’effet du contact cellule-cellule, qui s’est révélé être impliqué dans les interactions entre ces deux espèces suite à différentes analyses (compétition pour les nutriments, production de composés volatiles ou encore exo-metabolomes). Ainsi, cette thèse a confirmé l’existence d’interaction entre S. cerevisiae et les deux non-Saccharomyces étudiées, en mettant en avant un effet négatif de S. cerevisiae sur L. thermotolerans mais aussi, pour la première fois, de L. thermotolerans sur S. cerevisiae, notamment sur sa biomasse et la cinétique fermentaire des fermentations séquentielles.

Alcoholic fermentation is the main step for winemaking, mainly performed by the yeast Saccharomyces cerevisiae. But other wine yeasts called non-Saccharomyces may contribute to alcoholic fermentation and improve the wine aroma complexity. The recurrent problem with the use of these non-Saccharomyces yeasts is their trend to die off prematurely during alcoholic fermentation, leading to a lack of their interesting aromatic properties searched in the desired wine. This phenomenon appears to be mainly due to interactions with S. cerevisiae. These interactions are most of the time negatives but remain unclear because of the species and strain specific response. That is why several studies focused on the comprehension of interactions, associating one or more non-Saccharomyces in co-fermentation with S. cerevisiae and by performing different analyses to try to elucidate the mecanisms involved. The aim of this PhD was to study interactions between two non-Saccharomyces with enological interest in sequential fermentations of grape must with S. cerevisiae (S. cerevisiae inoculated 24 to 48 h after the non-Saccharomyces). A flow cytometry protocol was developed to discriminate yeast populations and to monitor different physiological parameters (viability, lipid droplet and reactive oxygen species accumulation) of yeasts during fermentation. The focus was further done on the couple L. thermotolerans/S. cerevisiae by performing sequential fermentations with or without physical contact to study the cell-cell contact effect, which appeared to be involved in interactions between these two species as revealed by different analyses (competition for nutrients, volatile compound production or exo-metabolome). Thus, this PhD has confirmed the existence of interactions between S. cerevisiae and the two non-Saccharomyces studied by putting forward a negative effect of S. cerevisiae on L. thermotolerans but also, and for the first time, of L. thermotolerans on S. cerevisiae, especially about its biomass and fermentation kinetics of sequential fermentations.