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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Connaissance du génome de la vigne

Proposer aux viticulteurs de nouvelles variétés de vigne résistantes aux maladies nécessite que celles ci soient aptes à produire des raisins et des vins de qualité dans le contexte Français.

La qualité des raisins se définit par leurs teneurs en composés primaires, sucres et acides mais aussi par leurs teneurs en composés secondaires à l'origine de la couleur, des arômes, de l'astringence des vins.

Nous cherchons à comprendre les déterminants génétiques de ces caractéristiques pour mieux les intégrer dans les processus de création de nouvelles variétés. Nous utilisons pour cela des descendances de croisements dans lesquelles ces caractères ségrégent.

1 Obtenir des données génétiques

Afin d’identifier des régions du génome de la vigne participant à la variation de caractères agronomiques, il faut obtenir des données sur le patrimoine génétique des individus étudiés. Nos travaux utilisent plusieurs techniques. L’amplification de régions comportant des séquences de type microsatellites (ou SSR pour « Simple Sequence Repeat ») est utilisée en routine dans le laboratoire. Plus récemment, en collaboration avec l’unité EPGV de l’INRA à Evry, nous avons obtenus des données sur les variations à l’échelle d’une seule base (SNP pour « Single Nucleotide Polymorphism ») pour plus de 120 génotypes. Cette technique basée sur une hybridation sur une puce Illumina Infinium, définie dans le cadre du projet GrapeReseq, permet de connaître le patrimoine génétique sur près de 20 000 points du génome en une seule expérience (Le Paslier 2013). Nous envisageons l’obtention d’informations à plus haute densité par la technique du « genotyping by sequencing ».

2 Les arômes terpéniques des raisins

Les terpénols sont des molécules aromatiques des raisins qui confèrent, aussi bien aux raisons qu'aux vins des arômes floraux. On peut citer le linalol, à l'origine des arômes de type Muguet de la grande famille des muscats, ou le géraniol, rappelant les arômes de rose, que l'on trouve dans le gewurztraminer. On peut mettre en évidence à la fois des différences pour les teneurs en terpénols entre variétés mais aussi entre clones (Duchêne et al, 2009a). A partir de deux populations issues d'autofécondations de muscat Ottonel et de gewurztraminer, des zones du génome impliquées dans les variations de teneurs en terpénols des baies de raisin ont été détectées. Ces zones sont des loci à effets quantitatifs ou QTL (Quantitative Trait Loci). Nous avons montré qu'un gène codant pour une enzyme (DXS) participant aux premières étapes de la voie de synthèse colocalisait avec un QTL majeur sur le chromosome 5 (Duchêne et al 2009a). Un travail de caractérisation moléculaire et de validation fonctionnelle de ce gène a été entrepris par l'équipe MSV. Un autre locus, sur le chromosome 10, détermine l'équilibre entre les différents terpénols produits, en particulier le linalol et le géraniol. Nous étudions actuellement ce caractère dans une population issue d'un croisement entre le riesling et le gewurztraminer et les premiers résultats confirment les hypothèses de travail émises précédemment: une forme allélique favorable du gène codant pour la DXS est nécessaire pour produire des terpénols en forte quantité et un autre locus sur le chromosome 10, encore non identifié avec précision, oriente cette synthèse plutôt vers le linalol ou plutôt vers le géraniol (Duchêne 2011). Nous avons également mis en évidence la colocalisation d’un cytochrome P450 avec la synthèse de carboxy linalol dans les raisins (Ilc et al. 2016). Dans ce travail, une équipe de l’IBMP de Strasbourg a montré que le carboxylinalol des raisins était un précurseur de la wine lactone. Cette molécule a un seuil de détection très bas et participe à la typicité surtout des vins âgés.

Nous travaillons également sur les conséquences possibles du changement climatique sur les profils aromatiques des raisins (voir partie correspondante).

3 Les stades de développement de la vigne

Le déterminisme génétique des teneurs en sucres et de l'acidité est plus complexe. En effet, ces teneurs dépendent beaucoup des stades de développement, des niveaux de rendement et des modes de conduite en général.

Pour étudier les stades de développement, nous avons dans un premier temps développer un modèle de description et de prévision des stades basé sur des sommes de températures maximales journalières (Duchêne et al, 2010). Ce modèle est utilisé en temps réel pour prévoir au cours de chaque campagne les dates de débourrement, floraison et véraison du gewurztraminer et du riesling en Alsace (http://www.controle-maturite-civa.info/accueil/index.php). Il a également été utilisé pour caractériser des variétés des collections ampélographiques de l'INRA et des descendants d'un croisement riesling x gewurztraminer, et faire à partir de là des prévisions de dates de stades dans le futur. Nous avons ainsi montré que les dates de véraison du riesling et du gewurztraminer pourrait encore avancer de  près de trois semaines au cours des 40 prochaines années. Bien qu'importante, cette prévision d'évolution est moins forte que celle qui a pu être observée depuis les années 1970 (Duchêne et al, 2005). Nous avons essayé d'imaginer quel pourrait être le génotype le plus tardif que l'on pourrait sélectionner dans les descendants d'un croisement riesling x gewurztraminer. Celui-ci pourrait avoir des dates de véraison proches de celles du Muscat d'Alexandrie, variété actuellement cultivée dans le Sud de l'Espagne. Nous avons montré que même avec de tels génotypes tardifs, la maturation des raisins se déroulerait dans le futur dans des conditions plus chaudes que ce que nous connaissons aujourd'hui avec les variétés traditionnelles (Duchêne et al, 2010).

Parallèlement à ce travail de prospective, nous avons détecté dans la population rieslingxgewurztraminer des QTLs indépendants pour le débourrement, la floraison et la véraison  (Duchêne et al, 2010). La quantification des effets alléliques de ces QTLs en sommes de températures ouvre la voie à la construction d'idéotypes de vigne basée sur la connaissance du génome.

4 La richesse en sucres

La teneur en sucre d'une variété à la vendange dépend de nombreux facteurs. Le premier d'entre eux et la précocité à la véraison: les variétés tardives n'ont pas le temps d'accumuler des sucres avant les jours froids de l'automne. On sait également que plus la quantité de raisins par plante est élevée pour une surface de feuillage donnée, plus l'obtention d'une teneur en sucres élevée est difficile. Quand on compare de nombreux génotypes de vigne, il est nécessaire d'essayer de quantifier l'impact de ces paramètres sur la richesse en sucres finale, et essayer ainsi de mettre en évidence de possibles différences au niveau du métabolisme même des raisins. Une telle approche a été mise en œuvre pour étudier les descendants d'un croisement Riesling x Gewurztraminer. Nous avons ainsi montré que les plus faibles teneurs en sucres traditionnellement observées pour le riesling en comparaison du gewurztraminer pouvaient s'expliquer par une plus grande tardiveté et un rapport feuille/fruit défavorable pour le Riesling (Duchêne et al. 2012). Là encore nous avons pu différencier l’effet des dates de véraison, du rapport feuille/fruit et du métabolisme de la baie sur les teneurs en sucres à la récolte. Nous avons mis en évidence des variations génétiques dans l’efficience d’utilisation des sucres importés dans la baie (Dai et al. 2016).

5 L’acidité des raisins

La descendance du croisement Riesling x Gewurztraminer a également été utilisée pour étudier les variations génétiques de l'acidité des raisins. Il existe une forte variabilité génétique pour le rapport entre acide tartrique et acide malique (Duchêne et al. 2014) mais les variations de teneurs en potassium des raisins jouent également un rôle déterminant dans le pH des raisins. Nous avons identifié des régions du génome gouvernant d’une part le ratio acide tartrique/acide malique et d’autre part le ratio potassium/tartrique (Duchêne et al. 2016).

 

BIBLIOGRAPHIE

Dai Z, Wu H, Baldazzi V, van Leeuwen C, Bertin N, Gautier H, Wu B, Duchêne E, Gomès E, Delrot S, Lescourret F, Génard M (2016) Inter-species comparative analysis of components of soluble sugar concentration in fleshy fruits. Frontiers in plant science 7: 649

Duchêne E, Dumas V, Jaegli N, Merdinoglu D (2012) Deciphering the ability of different grapevine genotypes to accumulate sugar in berries. Australian Journal of Grape and Wine Research 18: 319-328

Duchêne E, Dumas V, Jaegli N, Merdinoglu D (2014) Genetic variability of descriptors for grapevine berry acidity in Riesling, Gewürztraminer and their progeny. Australian Journal of Grape and Wine Research 20: 91-99

Duchêne E, Ollat N, Marguerit E, Coupel-Ledru A, Lebon E, Simonneau T (2016) How can grapevine genetics contribute to the adaptation to climate change?  Climwine2016, Bordeaux, France, 10-13 April 2016.

Ilc T, Halter D, Miesch F, Lauvoisard F, Kriegshauser L, Ilg A, Baltenweck R, Hugueney P, Werck-Reichhart D, Duchêne E, Navrot N (2016) A grapevine cytochrome P450 generates the precursor of wine lactone, a key odorant in wine. New Phytologist??

Le Paslier MC (2013) The Grapereseq 18K Vitis genotyping chip.  IX International Symposium on Grapevine Physiology and Biotechnology, April 21-26 2013, La Serena, Chile.

Voir aussi

Mécanismes évolutifs du génome

La vigne cultivée a été, de tout temps, propagée par multiplication végétative pour garantir la pérennité des variétés. Cependant, au cours de la vie de la plante, des mutations somatiques spontanées peuvent apparaître puis être propagées. La plupart de ces mutations sont sans conséquence sur l’identité des variétés, mais certaines peuvent conduire à des clones présentant des phénotypes différents de celui de la plante-mère. Le programme de recherche a pour objectif d’identifier les mécanismes moléculaires et cellulaires à l’origine de la dynamique évolutive des clones de vigne.