Comprendre la production des composés volatils soufrés par Saccharomyces cerevisiae pendant la fermentation oenologique

Understanding the production of volatile sulfur compounds by Saccharomyces cerevisiae during oenological fermentation

• Auteur / Autrice : Rafael Jimenez lorenzo
• Direction : Carole Camarasa, Jean-Marie Sablayrolles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur - Biotechnologie et Microbiologie
• Date : Soutenance le 16/12/2021
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : SPO - Sciences Pour l'Oenologie
• Jury : Président / Présidente : Sophie Landaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carole Camarasa, Doris Rauhut, Tristan Rossignol
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sophie Landaud, Doris Rauhut

Mots clés

Mots clés libres

Métabolisme

Fermentation oenologique

Gestion des procédés

Composé soufré

Methionine

Cysteine

Sulfur compound

Metabolism

Process management

Wine fermentation

Methionine

Cysteine

Résumé

La consommation de vin est une pratique culturelle, qui, depuis ses origines historiques caucasiennes et moyen-orientales, s'est largement répandue dans presque tous les pays du monde, notamment autour du bassin méditerranéen où la vigne est cultivée depuis environ 1000 ans avant Jésus-Christ. Ainsi, depuis l'Antiquité, le vin est essentiel dans les traditions européennes. Ces habitudes de consommation, développées sur une longue période, se sont donc profondément enracinées dans la culture de notre société et sont l'expression d'une convergence culturelle (Knibee et al., 1996). Aujourd'hui, 3 pays européens, l'Italie, la France et l'Espagne, se partagent 60% de la production mondiale de vin et 68% de ses exportations, soulignant le rôle clé du secteur viticole dans l'économie globale européenne (Balogh et Jambor, 2017, Legouy et Dallot, 2019). En France, cette filière représente plus d'un demi-million d'emplois directs ou indirects et dans un contexte de mondialisation croissante, les exportations ont doublé en 15 ans [...].

Temperature and nutrient availability (nitrogen, lipids, oxygen…) have been reported as key environmental parameters modulating the metabolic activity of yeasts during wine fermentation. In particular, the impact of these factors on the production of ‘positive' fermentative aromas is increasingly taken into account by winemakers to manage and control the fermentation process. By contrast, in S. cerevisiae, the metabolism of sulphur compounds and its regulation by environmental parameters remain poorly explored, although these molecules negatively contribute to the sensory properties of wines.This project will first aim to identify the network involved the sulphur metabolism in yeast and to assess the relative contribution of these different pathways to the formation of volatile sulphur compounds. The second key point will be to investigate the incidence of environmental factors relevant for the winemaking process, as temperature, availability of nitrogen and sulphur sources, nutrients additions… on the distribution of fluxes through the sulphur metabolic network and on the production of S-molecules. This generated knowledge will allow, at the end of the project, to design and validate strategies of fermentation management to reduce the synthesis of these off-flavours during wine fermentation.This project will rely on dedicated tools to investigate the activity of yeasts during alcoholic fermentation - on-line monitoring of the production of CO2 and volatile molecules, robot-assisted system for high throughput fermentations, …- combined with cutting-edge methodologies for the analytical determination of sulphur and volatile molecules and the quantitative analysis of fluxes distribution through metabolic networks. These approaches will be first implemented to provide a detailed understanding of regulation of the formation of sulphur compounds by environmental parameters during fermentation in a chemically defined “wine”-medium. Then, from this knowledge, we will define strategies aiming at controlling the production of sulphur compounds by yeasts. Finally, these control strategies will be assessed and validated at a pilot-scale, using natural grape juice.