La lysogénie dans l'espèce Oenococcus oeni : incidence et impacts sur la performance de levains malolactiques

lysogeny in Oenococcus oeni species : Impact on malolactic starters performance

• Auteur / Autrice : Amel Chaïb
• Direction : Claire Le Marrec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Œnologie
• Date : Soutenance le 06/05/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• 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
• Jury : Président / Présidente : Gilles de Revel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Le Marrec, Gilles de Revel, Pascal Le Bourgeois, Mireille Ansaldi, Marianne De Paepe, Joël Gaffé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Le Bourgeois, Mireille Ansaldi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vinification

Fermentation lactique

Fermentation malolactique

Bactériophages

Lysogénie

Mots clés libres

Lysogénie

Phages

Conversion lysogenic

Prophages

Fml

Lysogeny

Phages

Lysogenic conversion

Prophages

Mlf

Résumé

Oenococcus oeni est la bactérie lactique majoritairement responsable de la fermentation malolactique (FML) des vins. Elle est la cible de phages qui sont des virus spécifiques des bactéries. La vaste majorité des oenophages isolés sont tempérés selon la littérature scientifique. Ces phages sont capables d’entrer en latence en intégrant leur génome au sein de celui de leur hôte bactérien pour former un prophage. La lysogénie est instable puisque les prophages peuvent s’induire dans certaines conditions et conduire à la mort de la bactérie pour se répliquer. Les données de séquençage indiquent que la lysogénie est fréquente dans l’espèce O. oeni, y compris chez les levains commerciaux. L’impact de la lysogénie est très peu abordé dans la filière vinicole, elle est pourtant redoutée dans l’élaboration d’autres produits fermentés en raison des risques d’induction. Néanmoins, la prévalence de la lysogénie laisse supposer qu’elle confère des bénéfices, a fortiori car les prophages peuvent encoder des fonctions utiles aux bactéries les hébergeant. Durant cette thèse nous nous sommes intéressés à la fréquence et à l’incidence de la lysogénie au sein de flores indigènes d’O. oeni et dans un panel de souches commerciales. Elle a débuté par un inventaire des séquences prophagiques présentes dans les génomes accessibles publiquement pour développer un outil PCR de criblage de la lysogénie. Nos travaux ont confirmé un fort taux de la lysogénie in vino, dans les souches responsables de FML spontanées de vins rouges de la région bordelaise et ont montré que les prophages apportent de la diversité génétique. Une méthode de criblage de la lysogénie basée sur des morphotypes de colonie a également été développée et exploitée dans des expérimentations de compétition entre une souche lysogène et une non-lysogène. La lysogène s'est montrée la plus compétitive dans toutes les conditions testées. Enfin, une étude des phénotypes conférés par les prophages d’un panel de souches commerciales a montré que la lysogénie a une influence importante sur la physiologie bactérienne. Dans leur ensemble ces travaux confirment la prévalence de la lysogénie dans l’espèce O. oeni et indiquent qu’elle confère un avantage sélectif aux lysogènes. Ceci au sein des flores indigènes responsables des FML spontanées et parmi les souches développées comme levains commerciaux.

Oenococcus oeni is the lactic acid bacterium mainly responsible for malolactic fermentation (MLF) of wines. It is the prey of phages which are viruses specific to bacteria. The vast majority of isolated oenophages are temperate according to the scientific literature. These phages are able to enter into latency by integrating their genome within that of their bacterial host to form a prophage. Lysogeny is unstable since the prophages can be induced under certain conditions and lead to the bacterial death in order to replicate. Sequencing data indicate that lysogeny is common in O. oeni species, including in commercial strains. The impact of lysogeny is little discussed in the wine industry, yet it is feared in the development of other fermented products because of the risks of induction. Nevertheless, the prevalence of lysogeny suggests that it confers benefits, all the more because the prophages can encode useful functions to the bacteria hosting them. During this thesis we investigated the frequency and incidence of lysogeny in indigenous O. oeni flora and in a panel of commercial strains. It started with an inventory of the prophagic sequences present in the publicly available genomes in order to develop a PCR tool to screen lysogeny. Our work confirmed a high rate of lysogeny in vino, in strains responsible for spontaneous MLF in red wines from the Bordeaux region and showed that prophages bring genetic diversity. A lysogeny screening method based on colony morphotypes was also developed and exploited in competition experiments between a lysogenic and a non-lysogenic strain. The lysogen was the most competitive under all conditions tested. Finally, a study of the phenotypes conferred by the prophages of a panel of commercial strains showed that lysogeny has an important influence on bacterial physiology.Taken as a whole, this work confirms the prevalence of lysogeny in O. oeni species and indicates that it confers a selective advantage to lysogens. This within the native flora responsible for spontaneous MLF and among strains developed as commercial starters.