Caractérisation et valorisation de la production d’arômes par la levure non-conventionnelle Saprochaete suaveolens : analyse métabolique de souches sauvages et mutantes et application biotechnologique dans le domaine brassicole

Caracterisation and valorisation of aroma production by the non-conventional yeast Saprochaete suaveolens : metabolic analysis of wild and mutant strains and biotechnological application in the brewery field

• Auteur / Autrice : Mélissa Tan
• Direction : Thomas Petit, Jean-Marie François
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Agroalimentaire et biotechnologie
• Date : Soutenance le 07/12/2020
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion ; 2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie et biotechnologies des produits naturels (Saint-Denis, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Régnier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Shum Cheong Sing, Yanis Désiré Caro
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Elisabeth Girbal, Gemma Beltran

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fermentation

Bière

Animaux sauvages

Fèces

Effets du rayonnement ultraviolet

Mutagenèse

Aromatisants

Levure (agent de fermentation)

Mots clés libres

Arômes naturels

Saprochaete suaveolens

Levure non-Saccharomyces

Fèces d’animaux sauvages

Mutagenèse UV

Bière

Fermentation-mixte

Natural aroma

Saprochaete suaveolens

Non-Conventional yeast

Wild animal’s faeces

UV mutagenesis

Beer

Mixte-Fermentation

Résumé

La grande diversité des composés d’arômes naturels produits par les levures est aujourd’hui décrite comme une option particulièrement intéressante du fait des métabolismes variés présents chez ces microorganismes et leur capacité à produire un large panel de composés organiques volatils (COVs). Parmi les levures non Saccharomyces citées dans la littérature, la levure Saprochaete suaveolens (anciennement connue sous le nom de Geotrichum fragrans) se distingue des autres levures aromatiques pour sa haute productivité en COVs tant du point de vue qualitatif que quantitatif. S. suaveolens est notamment très prometteuse pour sa production en esters α-insaturés à haute valeur ajoutée, qui sont rarement retrouvés dans les bouquets aromatiques des souches levuriennes à l’instar du tiglate d’éthyle, et produits industriellement par voie synthétique pour le marché des arômes. Le métabolisme aromatique de S. suaveolens peut ainsi être perçu comme un modèle pour la production de COVs par les levures. Cette étude avait pour objectif de mieux caractériser et de valoriser la production d’arômes par une souche sauvage de S. suaveolens à l’aide de trois approches. La première approche est basée sur l’utilisation des connaissances du métabolisme aromatique de S. suaveolens pour développer une méthode de criblage permettant de sélectionner des souches de levure sauvages productrices de COVs, notamment sous forme d’esters α-insaturés. La seconde approche a consisté à optimiser la production d’arômes chez S. suaveolens en générant et en sélectionnant des mutants surproduisant des esters insaturés par mutagénèse UV. La dernière approche a permis d’évaluer le pouvoir aromatisant de la levure S. suaveolens en condition de fermentation brassicole. Globalement, les résultats de ces travaux ont montré que notre modèle basé sur le métabolisme de S. suaveolens a permis d’isoler de nouvelles souches de levures productrices d’esters α-insaturés à partir d’échantillons prélevés sur les déjections d’animaux sauvages en Afrique du Sud. Par ailleurs, l’approche mutagénique a permis de démontrer la possibilité d’améliorer très significativement la production de COVs chez S. suaveolens grâce à l’inactivation de l’une des enzymes clées de son métabolisme aromatique, à savoir l’enoyl-CoA hydratase. Enfin, des essais de fabrication de bière ont clairement montré que la levure S. suaveolens possède un pouvoir aromatisant particulièrement appréciable dans le cadre de fermentations mixtes de moûts réalisées en condition industrielle en présence de la levure Saccharomyces cerevisiae.

The huge diversity of natural aroma compounds produced by yeast is described as an option particularly interesting because of the various metabolisms occurring in these microorganisms and their ability of producing a large panel of volatile organic compounds (VOCs). Among the non-Saccharomyces yeast cited in the literature, the yeast Saprochaete suaveolens (former known as Geotrichum fragrans) is distinguishable from the others aromatic yeasts for its high productivity in VOCs both from a quantitative and qualitative point of view. S. suaveolens is notably very promising for its production in high valuable α-unsaturated esters such as ethyl tiglate, which are rarely refund in the aromatic bouquet of yeast strains and which are industrially produced by synthetical way for the aroma market. Aromatic metabolism of S. suaveolens could therefore be seen as a modele for VOCs production by yeast. This study aimed at better characterizing and valorizing the aroma production by a wild strain of S. suaveolens by three approaches. First approach is based on the use of the knowledges on aromatic metabolism of S. suaveolens to develop a screening method allowing the selection of natural VOCs producing wild strains, notably under form of α-unsaturated esters. The second approach consisted in optimizing the aroma production by S. suaveolens while generating and selecting mutants overproducing unsaturated esters via UV mutagenesis. The last approach allowed evaluating the aromatization power of S. suaveolens in brewery fermentation condition. Globally, results of these works have shown that our model based on S. suaveolens metabolism allowed isolating news α-unsaturated esters producing strains from samples taken from dejections of wild animals in South-Africa. Moreover, the mutagenic approach allowed demonstrating the possibility of very significantly increasing the overall VOCs production of S. suaveolens thank to the inactivation of a key-enzyme of its aromatic metabolism, namely the enoyl-CoA hydratase. Finally, beer making trials clearly showed that S. suaveolens posseses an aromatizing power particularly appreciable in the context of mixed fermentation of musts carried out in industrial conditions in the presence of the yeast Saccharomyces cerevisiae.