Elucider la production de phénols volatils dans l'industrie des boissons fermentées – UnderPhe
Elucider la production de phénols volatils dans l'industrie des boissons fermentées - UnderPhe
Les questions scientifiques majeures adressées dans ce projet sont de comprendre quels sont les avantages physiologiques apportés par la formation de phénols volatils et comment cette production rend les espèces de Brettanomyces plus compétitives dans des environnements stressants, en relation avec la diversité génétique.
Enjeux et objectifs
L’industrie des boissons fermentées (vin, cidre, bière) est à la recherche d’innovation pour relever les enjeux actuels de durabilité, d’adaptation au changement climatique et d’évolution des pratiques de consommation vers des produits de qualité. Lors de l’élaboration de ces boissons, l’activité métabolique des micro-organismes conduit à la formation d’une large gamme de composés qui contribuent, favorablement ou non, à leurs propriétés sensorielles. Ainsi, le développement de procédés de fermentation novateurs requiert une bonne compréhension de la physiologie des différents acteurs microbiens, pour mieux les contrôler et/ou exploiter leurs potentialités. <br />Les levures Brettanomyces (Brettanomyces bruxellensis et Brettanomyces anomalus) cohabitent avec Saccharomyces cerevisiae au cours de nombreux procédés de fermentation, mais se différencient par des caractéristiques spécifiques. La plus notable est sa capacité à produire des phénols volatils, un défaut majeur dans les vins mais souhaitable dans certains types de bière. La maîtrise de la formation des phénols volatils apparaît donc comme un véritable défi pour l'ensemble du secteur des boissons fermentées. Cependant, cette question est difficile à aborder en raison de lacunes importantes dans la connaissance de la physiologie des espèces de Brettanomyces.<br />Dans ce contexte, notre projet de recherche vise à élucider l'origine métabolique et moléculaire de la production de phénols volatils par B. bruxellensis et B. anomalus dans le cidre, le vin et la bière et à étudier leur régulation par des facteurs environnementaux et technologiques. <br />Plus spécifiquement, ce projet vise à :<br />- de fournir une image complète de la diversité et des spécificités du métabolisme des espèces B. bruxellensis et B. anomalus et élucider les déterminants génétiques sous-jacents, notamment en établissant les liens entre génotype et phénotype.<br />- de situer la production de phénols volatils dans le schéma métabolique global de cette levure et d'élucider son rôle physiologique et sa relation avec la croissance ou la dissémination des espèces.<br />- d’examiner les mécanismes de réponse des souches de Brettanomyces aux changements de conditions de culture au niveau de la croissance, du métabolisme central et de la production de phénols volatils pour identifier les facteurs qui régissent le métabolisme de B. bruxellensis et B. anomalus.<br />A partir de ces données, de concevoir des modes de production de boissons innovants et durables permettant de contrôler la teneur en phénols volatils des vins, bières et cidres.<br />En outre, l'analyse intégrée des informations générées tout au long du projet peut nous permettre d'identifier les fonctions des gènes et fournira de nouvelles informations pour comprendre comment la production d'éthylphénols rend B. bruxellensis et B. anomalus des espèces compétitives dans des environnements difficiles et la base de leur adaptation.
Pour atteindre ces objectifs, nous proposons de développer des approches pluridisciplinaires combinant, entre autres, le phénotypage à haut débit d’un grand nombre de souches de Brettanomyces et des approches génomiques de pointe (méthodologie de séquençage « long-read », étude d'association à l'échelle du génome, GWAS). Ce projet s’appuiera également sur des techniques de microbiologie, biologie moléculaire, biochimie et approches omics classiquement utilisées dans le domaine de la recherche en physiologie microbienne, ainsi que sur des approches plus originales, telles que des études du comportement des insectes.
Un volet important du projet sera dédié à du développement méthodologique, d’une part par la mise au point d’une méthode d’analyse haut débit, fiable et précise pour la quantification des phénols volatils et d’autre part par l’utilisation pour la première fois de méthodologies de séquençage « long-read » pour la détermination des variants structurels dans la population de Brettanomyces.
L’industrie des boissons fermentées est à la recherche d’innovation pour relever les enjeux actuels de durabilité, d’adaptation au changement climatique et d’évolution des pratiques de consommation vers des produits de qualité. Le développement de procédés de fermentation novateurs requiert une bonne compréhension de la physiologie des différents acteurs microbiens, pour mieux les contrôler et/ou exploiter leurs potentialités. Parmi les levures fréquemment rencontrées dans les environnements fermentaires, les levures du genre Brettanomyces se différencient par leur capacité à produire des phénols volatils. L’incidence sensorielle de ces composés est en général considérée comme négative dans les boissons fermentées, à l’exception des bières de spécialité. Actuellement, il reste difficile de maîtriser la formation de phénols volatils dans les vins, bières et cidres, du fait d’importantes lacunes dans les connaissances de la physiologie des levures Brettanomyces. Dans ce contexte, notre projet de recherche vise donc à élucider l'origine métabolique et moléculaire de la production de phénols volatils par B. bruxellensis et B. anomalus dans les boissons fermentées et à étudier leur régulation par des facteurs environnementaux et technologiques. Pour cela, nous proposons d’évaluer la diversité du métabolisme chez B. bruxellensis et d’identifier le rôle physiologique de la production de phénols volatils chez cette espèce. La connaissance des bases moléculaires et des facteurs qui gouvernent le métabolisme de B. bruxellensis et B. anomalus permettra ensuite de proposer des stratégies permettant de contrôler la formation de phénols volatils lors de la production de vin, bière et cidre, qui seront validées à l’échelle pilote.
Coordination du projet
Carole Camarasa (Institut national de recherche pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement)
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenariat
LALLEMAND
INSTITUT FRANCAIS DE LA VIGNE ET DU VIN
SPO Institut national de recherche pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement
UMR 1366 Unité mixte de recherche Oenologie
GMGM Université Strasbourg
Aide de l'ANR 603 316 euros
Début et durée du projet scientifique :
- 48 Mois