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Métabolisme de la qualité

Les nombreux métabolites secondaires présents dans la baie de raisin jouent un rôle essentiel dans la qualité des vins, aussi bien au niveau des attributs esthétiques que des caractéristiques organoleptiques. La composition aromatique d’un vin résulte en premier lieu de la richesse du raisin en molécules aromatiques ou en précurseurs. Ce potentiel aromatique initial est libéré et modifié lors de la vinification, sous l’effet conjugué de transformations physico-chimiques et de l’action des microorganismes, qui sont capables de modifier les molécules présentes mais aussi d’en synthétiser de nouvelles. Le second axe de recherche de l'équipe MSV vise à comprendre les bases de la biosynthèse et des modifications des composés impliqués dans les qualités aromatiques des vins, en mettant l'accent sur la synthèse et la transformation des terpénols.

a. Bases génétiques du caractère aromatique chez la vigne

Certaines variétés de raisins de cuve et de table se distinguent par leurs qualités olfactives orientées vers des arômes floraux ou fruités. Ces cépages aromatiques se caractérisent par la richesse de leurs baies en terpénols. Des monoterpénols tels que le géraniol, le linalol et le nérol sont à la base d'arômes de rose, muguet, citronnelle et tilleul. Une analyse génétique du caractère aromatique chez le muscat et le gewurztraminer, récemment menée au laboratoire GAV, a mis en évidence deux QTL ayant des influences majeures sur ce caractère (Duchêne et al. 2008, Duchêne et al. 2009). Le premier QTL est lié à la richesse en terpénols totaux, tandis que le second a un effet qualitatif sur la nature des terpénols produits. L'analyse du génome de la vigne a permis d'identifier des gènes candidats prometteurs pour chacun de ces QTL et la poursuite de ce travail vise à caractériser la fonction de ces candidats. Les gènes candidats identifiés sont en cours de clonage à partir de cépages aromatiques ou non. La validation de ces candidats et la caractérisation fonctionnelle de leurs différentes formes alléliques permettra de comprendre les bases génétiques du caractère aromatique chez la vigne. Ce projet, réalisé en collaboration avec Eric Duchêne (équipe GAV), a fait l'objet d'un financement dans le cadre de l'appel à projet 2009 du département GAP et également dans le cadre de l'appel à projet ANR Génomique et Biotechnologies végétales 2009. Ce projet intitulé "Génomique fonctionnelle de la biosynthèse des arômes dans la baie de raisin" (acronyme: VITAROMA) est coordonné par Philippe Hugueney et réalisé en collaboration avec Eric Gomès et Philippe Darriet, avec le soutien financier du Comité National des Interprofessions des Vins à Appellation d'Origine (CNIV).

b. Caractérisation de la famille des terpènes synthases de la vigne

En complément de l'approche génétique de l'étude du caractère aromatique des cépages, nous avons également adopté une stratégie d'identification et de caractérisation de gènes candidats pour la synthèse des terpénols de la vigne. Le récent séquençage du génome du pinot noir PN40024 a mis en évidence une centaine de gènes codant potentiellement pour des terpènes synthases (TPS). Il apparaît maintenant envisageable de réaliser une étude fonctionnelle de certains membres de cette famille multigénique, choisis sur la base de leur profil d'expression et de leur appartenance à une sous-famille particulière de TPS (mono, sesqui et di-terpènes synthases). Dans ce but, nous avons mis au point des outils de caractérisation fonctionnelle des TPS par expression hétérologue chez des souches mutantes de levure capable de synthétiser des précurseurs de terpènes. L'expression des TPS putatives de vigne dans ces souches permet de caractériser leur activité enzymatique in vivo, après analyse des terpènes produits chez la levure. Une demande de brevet a récemment été déposée, afin de valoriser l'utilisation de cette technologie originale permettant une caractérisation à haut débit des TPS. Cette partie du projet est réalisée en collaboration avec l'équipe de Danièle Werck, qui étudie l'activité d'enzymes à cytochrome P450 potentiellement impliquées dans la modification des terpènes produits par les TPS, dans le cadre d'une ANR METAMAP.

c. Transformation du pool aromatique par les levures

Suite aux travaux de l’équipe concernant la diversité des levures (Legras et al. 2007) et à sa participation à l’analyse de la séquence du génome de la levure EC1118 (Novo et al. 2009), nous abordons maintenant l’étude de l’impact des microorganismes sur l’arôme final des vins. La capacité des souches de levure à révéler ou produire des arômes a été un critère de sélection important, mais celle-ci a souvent été faite sur des critères sensoriels, et les mécanismes biochimiques à l’origine de cette capacité sont mal caractérisés. La compréhension de ces mécanismes permettrait d’identifier des voies métaboliques encore inconnues, et d’envisager des moyens technologiques de contrôle de ces voies en vue de mieux maîtriser l’équilibre aromatique des vins produits. Dans ce but, nous nous proposons d’étudier le rôle des levures oenologiques du genre Saccharomyces dans l’élaboration de la fraction aromatique des vins, en particulier vis-à-vis de deux familles de composés aromatiques : les terpénols et les esters d’acides gras. Les levures oenologiques peuvent influencer de deux façons contradictoires la présence de terpénols libres dans le vin : en libérant les terpénols des glycosides auxquels ils sont liés dans le raisin, ou en assimilant ou transformant les terpénols libres du raisin. Comme une variabilité inter-souche a déjà été constatée, nous utilisons une approche de génétique quantitative afin de caractériser les gènes impliqués dans la voie en question. Nous analysons les profils aromatiques obtenus pour des souches de levures issues d’un croisement et finement caractérisées génétiquement (puces Affymétrix) développées à l’UMR SPO de Montpellier (Bruno Blondin). Différents QTL liés à des profils aromatiques particuliers ont été identifiés, et des gènes candidats potentiellement associés à ces QTL sont en cours de caractérisation. Ces travaux constituent le projet de thèse de Damien Steyer, doctorant au laboratoire depuis le 1er novembre 2007.