Plasticité des cépages de Bourgogne et de Champagne (Pinot N, Chardonnay, Meunier et Aligoté) sous différentes conditions climatiques : approche combinée métabolomique/climatologie

Plasticity of grape varieties from Burgundy and Champagne (Pinot N, Chardonnay, Meunier et Aligoté) under distinct climate conditions. A combined metaboloimics/climatology approach.

• Auteur / Autrice : Sébastien Nicolas
• Direction : Régis Gougeon, Benjamin Bois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies agro-alimentaires
• Date : Soutenance le 12/01/2024
• 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 : Marielle Adrian
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Aubriet, Nathalie Ollat, Arnaud Lanoue
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Aubriet, Nathalie Ollat
• DOI : 10.70675/95ef0067z7b67z4b01zb1f8zdfd132018808

Mots clés

Mots clés contrôlés

Changements climatiques

Métabolomique

Raisin

Vigne

Mots clés libres

Raisin

Vin

Métabolomique

Changement climatique

Grape

Wine

Metabolomics

Climate change

Résumé

Dans le contexte actuel de changement climatique mondial, anticiper l’évolution du potentiel œnologique de cépages emblématiques de régions telles que la Bourgogne et la Champagne, est un gage de durabilité d’une filière qui a un poids économique considérable. Or, si différentes modélisations de l’évolution du climat mettent en doute la durabilité de ces cépages dans ces régions, les décrets d’appellation, ainsi que les attentes des consommateurs, ne permettent et n’envisagent pas l’utilisation de cépages alternatifs. En outre, des méthodes de lutte/compensation telles que l’irrigation ne sont également pas autorisées. L’impact du changement climatique sur la physiologie de la vigne a fait déjà l’objet de nombreux travaux, notamment en conditions contrôlées. En revanche, les connaissances sur les limites de l’adaptabilité des cépages bourguignons et champenois à des contraintes hydriques ou de chaleur, et l'identification de leviers naturels de résistance, reste limitée. Dans ce travail de thèse, nous avons cherché à caractériser de manière intégrative l’impact de différentes conditions climatiques, et notamment de différents statuts hydriques de la vigne sur le profil métabolique de jus de raisins (pulpe) à maturité, afin de pouvoir identifier les dynamiques de réponse métabolique associées à des gradients de conditions climatiques. Pour cela, des baies de Pinot noir, Chardonnay, Meunier et Aligoté ont été échantillonnées dans plus de 97 vignobles différents en Europe et en Argentine, caractérisés par des conditions pédo-climatiques très contrastées. Ces conditions ont été considérées comme pouvant être extrêmes, et/ou représentatives de celles à venir dans les prochaines décennies pour les deux régions viticoles septentrionales françaises. Les analyses climatiques ont confirmé que la grande diversité des échantillons collectés permettait de couvrir une large gamme de conditions viticoles. Les mesures de statut hydrique ont précisé que le Pinot noir et le Chardonnay en particulier, peuvent expérimenter positivement une large gamme d'états hydriques, dont certains seraient considérés, dans un scénario de réchauffement climatique, comme représentatifs de conditions futures en Bourgogne et en Champagne. La mesure des paramètres œnologiques classiques a cependant montré les difficultés logistiques associées à une volonté de standardiser les analyses de jus de raisins provenant de régions lointaines et sur plusieurs années. La combinaison de la climatologie, de la métabolomique et de modèles statistiques multivariés, a permis d’identifier des empreintes métaboliques des jus de raisin, spécifiques aux statuts hydriques, et considérées comme intégrant de manière globale les contributions de toutes les interactions plante-environnement associées aux multiples conditions naturelles du vignoble. Plus de 300 compositions métaboliques en CHONS ont été associées au statut hydrique de la vigne, qui comprennent des hormones telles que l'ABA et ses dérivés, des précurseurs aromatiques glycosylés, des peptides ou des composés phénoliques. Si la plupart des métabolites marqueurs de l’adaptabilité du Chardonnay présentent une dynamique de variation (augmentation de l’intensité relative du pic associé) monotone, voire linéaire, sur toute la gamme d'états hydriques, de nombreux marqueurs du Pinot noir voient leur dynamique s’inverser (diminution de l’intensité relative du pic associé) en cas de stress sévère, suggérant une plus faible résilience de ce cépage au changement climatique.

In the current context of global climate change, anticipating the evolution of the oenological potential of emblematic grape varieties of regions such as Burgundy and Champagne is a guarantee of the sustainability of a sector which has considerable economic weight. However, if various models of climate change cast doubt on the sustainability of these grape varieties in these regions, appellation decrees, as well as consumer expectations, do not allow or consider the use of alternative grape varieties. In addition, control/compensation methods such as irrigation are also not permitted. The impact of climate change on the physiology of the vine has already been the subject of numerous studies, particularly under controlled conditions. On the other hand, knowledge of the limits of the adaptability of Burgundy and Champagne grape varieties to water or heat constraints, and the identification of natural levers of resistance, remains limited. In this thesis work, we sought to characterize in an integrative manner the impact of different climatic conditions, and in particular of different water deficits of the vine on the metabolic profile of grape juice (pulp) at maturity, in order to be able to identify the metabolic response dynamics associated with gradients of climatic conditions. For this, Pinot noir, Chardonnay, Meunier and Aligoté berries were sampled from more than 97 different vineyards in Europe and Argentina, characterized by very contrasting soil and climatic conditions. These conditions were considered as potentially extreme, and/or representative of those to come in the coming decades for the two northern French wine regions. Climatic analyses confirmed that the great diversity of the samples collected made it possible to cover a wide range of viticultural conditions. Water status measurements clarified that Pinot Noir and Chardonnay in particular can positively experience a wide range of water deficits, some of which would be considered, in a global warming scenario, as representative of future conditions in Burgundy and Champagne.The measurement of classic oenological parameters, however, showed the logistical difficulties associated with a desire to standardize the analyzes of grape juice from distant regions and over several vintages. The combination of climatology, metabolomics and multivariate statistical models made it possible to identify metabolic fingerprints of grape juice, specific to water status, and considered to globally integrate the contributions of all associated plant-environment interactions to the multiple natural conditions of the vineyard. More than 300 CHONS metabolic compositions have been associated with grapevine water status, which include hormones such as ABA and its derivatives, glycosylated aroma precursors, peptides or phenolic compounds. If most metabolite markers of the adaptability of Chardonnay present a dynamic of variation (increase in the relative intensity of the associated peak) monotonous, even linear, over the entire range of water deficits, many markers of Pinot noir see their dynamics reverse (decrease in the relative intensity of the associated peak) in the event of severe stress, suggesting a lower resilience of this grape variety to climate change.