DIMINUTION DES TENEURS EN PESTICIDES ET METAUX LOURDS DES VINS PAR TRAITEMENT MICROBIOLOGIQUE : ROLE DES INTERACTIONS ENTRE LEVURES NON-SACCHAROMYCES ET CES XENOBIOTIQUES.

REDUCTION OF PESTICIDES AND HEAVY METALS CONTENTS IN WINES BY MICROBIOLOGICAL TREATMENT: ROLE OF INTERACTIONS BETWEEN NON-SACCHAROMYCES YEASTS AND THESE XENOBIOTICS.

• Auteur / Autrice : Tristan Jacqui
• Direction : Carole Camarasa
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : APAB-Biotechnologie, Microbiologie
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 01/12/2025
• Etablissement(s) : Institut Agro
• Ecole(s) doctorale(s) : Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : SPO - Sciences Pour l'Oenologie
• Partenaire(s) de recherche : École d'inscription : L'Institut Agro Montpellier (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Hervé Alexandre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carole Camarasa, Amandine Deroite, Patricia Taillandier, Dominique Salameh, Jean-Roch Mouret
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patricia Taillandier, Dominique Salameh

Mots clés

Mots clés libres

Levures non-Saccharomyces

Pesticides

Métaux lourds

Qualité des vins

Mécanismes de détoxification

Non-Saccharomyces yeasts

Pesticides

Heavy metals

Wine quality

Detoxification mechanisms

Résumé

La viticulture actuelle ce caractérise par un usage toujours plus fréquent des pesticides ou de métaux lourds, tel que le cuivre, ceux malgré les pressions réglementaires et l’impact environnementales. Ces intrants se retrouvent dans les moûts et les vins, où ils perturbent la flore microbienne, l’activité fermentaire des levures, la production d’arômes et peuvent favoriser des phénomènes d’oxydation. Par ailleurs, ces résidus présentent des risques toxicologiques, ce qui conduit à des normes de plus en plus strictes en matière de limites maximales de résidus. Des méthodes existent pour réduire ces contaminants : tel que les adsorbants (charbon actif, zéolithe, fibres végétales) ou des polymères chélateurs de métaux. Cependant, leur efficacité dépendante de la nature des molécules et repose sur des additifs chimiques, en contradiction avec les tendances actuelles qui cherchent des procédés plus durables. D’autres part, l’utilisation de levures non-Saccharomyces a trouvé un regain d’intérêt ces dernières années, notamment pour leurs capacités à enrichir le profil aromatique des vins et jouer un rôle de bio-protection. La littérature suggère qu’elles pourraient aussi contribuer à la détoxification des xénobiotiques, notamment par adsorption des métaux lourds ou dégradation de certains pesticides, mais ces phénomènes restent encore peu connus. Cela ouvre donc à la problématique suivante : Est-ce que les levures œnologiques peuvent représenter une alternative viable aux intrants utilisés pour la diminution des xénobiotiques dans les moût et les vins? Dans ce contexte, une étude comparative des capacités de détoxification des xénobiotiques 13 souches de levures (3 Saccharomyces et 10 non-Saccharmyces) a été mené. Cela permi de montrer qu’une majorité des levures possèdent des capacités à diminuer les teneurs en cuivre ou pesticides dans les moût dans des périodes de temps inférieures à 48h. Pour les deux types de xénobiotiques testés (cuivre et pesticides), ces phénomènes de détoxification sont variables en fonction des souches. Dans le cas des pesticides, les levures non-Saccharomyces ont tendance à avoir des capacités de détoxification supérieures aux levures Saccharomyces, de plus les niveaux de détoxification sont dépendant de la molécule étudiée. Dans le cas du cuivre, la majorité des levures sont capables de réaliser une détoxification supérieure à 95% des teneurs initiales en moins de 48 heures mais ce temps est variable au niveau intra et inter spécifique. L’étude de l’impact des conditions environnementales à monter que la température influence la cinétique de détoxification du cuivre par les levures, avec des augmentations des temps de détoxification lors de la diminution de la température. Les mécanismes impliqués pourraient reposer, comme chez S.cerevisiae, sur des protéines chélatrices (glutathion, métallothionéines, chaperonnes), ce qui reste à confirmer chez les levures non-Saccharomyces par des approches moléculaires et protéomiques. Cette étude des conditions environnementales combiné à l’étude des capacités de détoxification de différentes formes de levures (levures sèches actives, parois isolées, contenu intracellulaire…) , a permis de mettre en avant l’importance de l’état physiologique des levures dans le processus de détoxification. De plus, il est apparu que cette détoxification est réalisée en deux phases distinctes. Une première phase, rapide mais réversible, qui semble correspondre à une interaction des molécules avec les parois cellulaires, les mannoproteines pouvant stabiliser ce mécanisme. La seconde phase, quant à elle, permet une diminution plus durable des pesticides mais demande une activité métabolique des levures pour être effective. Ce travail met en évidence le potentiel des levures, en particulier des espèces non-Saccharomyces, comme agents de détoxification biologique. Il apporte des bases expérimentales solides pour envisager des traitements pré-fermentaires dans les moûts de raisin.

Modern viticulture is characterised by the increasingly frequent use of pesticides and heavy metals such as copper, despite regulatory pressures and environmental concerns. These inputs end up in musts and wines, where they disrupt microbial flora, yeast fermentation activity and aroma production, and can promote oxidation. Furthermore, these residues pose toxicological risks, leading to increasingly strict standards for maximum residue limits. Methods exist to reduce these contaminants: adsorbents (activated carbon, zeolite, plant fibres) or metal chelating polymers. However, their effectiveness depends on the nature of the molecules and relies on chemical additives, which contradicts current trends towards more sustainable processes. On the other hand, the use of non-Saccharomyces yeasts has seen renewed interest in recent years, particularly for their ability to enrich the aromatic profile of wines and play a role in bioprotection. The literature suggests that they could also contribute to the detoxification of xenobiotics, in particular through the adsorption of heavy metals or the degradation of certain pesticides, but these phenomena are still poorly understood. This raises the following question: Can oenological yeasts represent a viable alternative to the inputs used to reduce xenobiotics in musts and wines? In this context, a comparative study of the xenobiotic detoxification capacities of 13 yeast strains (3 Saccharomyces and 10 non-Saccharomyces) was conducted. This showed that the majority of yeasts have the ability to reduce copper or pesticide levels in musts. For the two types of xenobiotics tested (copper and pesticides), these detoxification phenomena vary depending on the strain. In the case of pesticides, non-Saccharomyces yeasts tend to have greater detoxification capacities than Saccharomyces yeasts. In addition, detoxification levels depend on the molecule studied. In the case of copper, most yeasts are capable of detoxifying more than 95% of the initial content in less than 48 hours, but this time varies between and within species. The study of the impact of environmental conditions has shown that temperature influences the kinetics of copper detoxification by yeasts, with an increase in detoxification time as the temperature decreases. The mechanisms involved could be based, as in S. cerevisiae, on chelating proteins (glutathione, metallothioneins, chaperones), which remains to be confirmed in non-Saccharomyces yeasts by molecular and proteomic approaches. In terms of pesticide detoxification capacities, analysis of the impact of environmental conditions combined with the study of the detoxification capacities of different forms of yeast (active dry yeast, isolated cell walls, intracellular content, etc.) has highlighted the importance of the physiological state of yeast in the detoxification process. Furthermore, it has been found that this detoxification occurs in two distinct phases. The first phase is rapid but reversible and could correspond to an interaction between molecules and cell walls, with mannoproteins stabilising this mechanism. The second phase, on the other hand, allows for a more lasting reduction in pesticides but requires metabolic activity by the yeasts to be effective. This work highlights the potential of yeasts, particularly non-Saccharomyces species, as biological detoxification agents. It provides a solid experimental basis for considering pre-fermentation treatments in grape musts.