Evolution expérimentale en mileu extrême de la bactérie lactique Oenococcus oeni et applications à la sélection de levains malo-lactiques plus performants – EVOLOWINE

Nos objectifs sont de comprendre l’histoire évolutive qui a permis à O. oeni de s’adapter au millieu vin. Pour ce faire, le projet analysera les caractéristiques des levains commerciaux du partenaire industriel avec un accent porté sur la lysogénie des souches. L’étude de la diversité des souches de l’espèce sera étendue à des vins peu explorés jusqu’alors et les caractéristiques génomiques des souches isolées seront définies. Nous utiliserons des approches d’évolution dirigée afin d’accélérer l’évolution des souches (et notamment les souches du partenaire industriel) dans des vins difficiles dans laquelle l’implantation des vins est problématique.
Le projet s’organise en trois parties. Tout d’abord, nous délivrerons des données sur la diversité des souches dans l’espèce O. oeni en isolant des souches de vins jusqu’ici peu explorés. Le séquençage de leur génome sera assuré grâce à des technologies long-read. La second partie vise à mettre en place des protocoles d’évolution expérimentale afin de mieux comprendre les mécanismes de co-évolution hôte-phages. Enfin des protocoles d’évolution dirigée seront effectuées afin d’améliorer la robustesse des souches d'intérêt dans les vins difficiles, tout en garantissant leur production et leur stabilisation en conditions industrielles.

Tâche 1: Un ensemble de 403 souches ont été isolées à partir de vins, notamment issus de variétés hybrides. Un typage de type VNTR a permis de sélectionner 50 souches, dont le génome est en cours de séquençage.
Tâche 2: des expériences de co-évolution entre O. oeni et le phage virulent Krappator ont été menées sur une période de 5 mois. Des souches ont été collectées à chacun des transferts effectués et réalisés sur une base hebdomadaire. L'analyse des phénotypes des souches et phages collectés au cours de l'expérience est en cours et permettra de mieux comprendre la cours à l'armement en milieu oenologique.
Tâche 3: les types de vins retenus pour les expériences d'évolution ont été choisis par les partenaires. Les vins ont été produits par le partenaire industriel (fermentation alcoolique) puis transférés à Bordeaux. Il sont été pasteurisés à réception. L'analyse de la tâche 2 permettra de sélectionner les souches. Les expériences d'ALE débuteront début janvier 2023.

Le projet apportera des réponses à des questions fondamentales en lien avec l'évolution dans les environnements extrêmes. Une description détaillée de la diversité au sein de l'espèce O. oeni et de ses modalités d'adaptation seront fournies grâce à des études de comparaisons génomiques et d'évolution dirigée au laboratoire. Nous décrypterons les mécanises moléculaires impliqués dans l'évolution des génomes, et ceux qui confèrent à O. oeni sa supériorité dans le vin. Le monde du vin est approché selon des méthodes nouvelles qui visent à décrire (i) la spécificité d'un micro-organisme hypermutateur en situation de contraintes multiples, la dynanique spatio-temporelle des populations de bactéries et de leurs prédateurs, et la domestication des microorganismes (ii) mettre en valeur le modèle vin comme écosystème modèle pour répondre à des questions scientifiques majeures. Evolowine apportera des élements scientifiques à la communauté au travers d'articles scientifique dans des revues à fort impact et suivant les principes de science ouverte.

deux articles sont en cours de soumission

Les échecs de fermentation malo-lactique sont redoutés car ils déprécient la qualité finale du vin. Ils sont liés au caractère capricieux de la bactérie lactique Oenococcus oeni, ainsi qu’à des compositions de vins complexes qui se révèlent difficiles à fermenter. Certaines compositions problématiques sont intrinsèquement associées à certaines appellations et styles de vins (bas pH en vins blancs), et d’autres résultent des changements climatiques (fortes teneurs en éthanol et polyphénols observés en vins rouges). Ces cas en augmentation préoccupent l’ensemble de la filière. Les fournisseurs de levains industriels, dont l'usage est de plus en plus répandu, ne peuvent aujourd’hui fournir des souches suffisamment robustes pour apporter une solution en inoculation directe aux viticulteurs qui expérimentent ces configurations difficiles. Dans une logique de renforcement de leur relation au client et de leur compétitivité, les sociétés spécialisées sont aujourd’hui à la recherche de levains robustes, et au-delà de nouvelles stratégies intégrées de sélection. EVOLOWINE qui est à la frontière entre recherche fondamentale et appliquée, vise à répondre à ces préoccupations. Le projet vise à élucider les processus évolutifs qui permettent à cette bactérie particulière, au caractère hypermutateur, de s’adapter aux conditions difficiles du vin. La stratégie choisie est de mettre au point des expériences d’évolution expérimentale en laboratoire, et d’accélérer l’évolution, permettant la sélection de levains adaptés aux vins difficiles. Le projet de recherche industrielle d’une durée de 48 mois associe deux équipes universitaires spécialisées en microbiologie du vin et en évolution, situées à Bordeaux (EA 4577 INRA Œnologie, ISVV) et à Grenoble (TIMC-IMAG, CNRS), et bénéficie de l’expérience de la division Œnologie de la société Lallemand SAS, située à Toulouse, qui commercialise des levains malolactiques.